CN1945912A

CN1945912A - 供配电线路自适应电流速断保护的实现方法

Info

Publication number: CN1945912A
Application number: CN 200610150903
Authority: CN
Inventors: 张东中; 李中伟; 佟为明; 赵志衡; 李凤阁
Original assignee: Harbin Institute of Technology; Heilongjiang University
Current assignee: Harbin Institute of Technology; Heilongjiang University
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: CN100418281C

Abstract

供配电线路自适应电流速断保护实现的方法，它属于供配电线路相间短路故障的保护方法，它克服传统电流速断保护电流整定值一旦确定就固定不变，不能适应电力系统拓扑结构、运行方式与故障类型变化等缺陷。其步骤是：数字式继电保护装置上电准备；赋初值给K_k ^I、Z与l；测得I_k、U_k、I₂和I₁的值；判断I₂的值是否大于K倍(0＜K＜1)I₁的值；若是，则K_d＝

/2；若否，则K_d＝1；计算Z_s、E、K_j与K_b的值；在线计算I_set.I的值；判断是否满足I_k≥I_set.I；若是，则电流速断保护器件动作，否则重新计算K_d、Z_s、E、K_j与K_b的值并确定I_set.I的值。本方法通过在线计算并修正电流速断保护的整定值，达到适应电力系统拓扑结构、运行方式和故障类型变化的目的，扩大了电流速断保护的保护范围，具有较大推广价值。

Description

供配电线路自适应电流速断保护的实现方法

技术领域

本发明属于电力系统供配电线路各种相间短路故障的保护方法，具体涉及电力系统供配电线路电流速断保护的实现方法。

背景技术

由于电流保护原理简单、所需元件少，因此，电流速断保护作为各种相间短路故障的主要保护，在我国35kV及以下电压等级供配电线路中获得了广泛应用。传统电流速断保护电流整定值按电力系统最大运行方式通过离线计算得到，且按电力系统最小运行方式校验其保护灵敏度，并在运行中保持不变。这种方法存在的缺点是：电流整定值一旦确定就固定不变，不能适应电力系统拓扑结构、运行方式(设备或线路的投入/切除、发电机的出力变化等)与故障类型的变化，在其发生变化时，保护的选择性、灵敏性会大为降低，甚至会失去保护范围。

发明内容

为了克服传统电流速断保护不能适应电力系统拓扑结构、运行方式与故障类型变化及其选择性和灵敏性较低、保护范围较小的缺陷，本发明提供了一种供配电线路自适应电流速断保护的实现方法，它能自动适应电力系统拓扑结构、运行方式与故障类型的变化，为供配电线路各种相间短路故障提供有效保护。本发明方法的步骤如下：

数字式继电保护装置上电 101；

赋初值给自适应电流速断保护可靠系数K_k ^I、供配电线路单位长度阻抗Z与供配电线路长度l 102；

测得供配电线路相电流I_k、相电压U_k、负序电流I₂和正序电流I₁的值 103；

判断负序电流I₂的值是否大于K倍正序电流I₁的值，其中0＜K＜1 104；

104步骤结果如果为是，则故障类型系数

K_{d} = \sqrt{3} / 2,105;

104步骤结果如果为否，则故障类型系数K_d＝1 106；

经105步骤或106步骤对K_d赋值后都执行107步骤，即由公式Z_s＝U_mg/I_mg计算系统实际阻抗Z_s的值，其中U_mg为故障时被保护供配电线路保护装置安装处故障分量电压值，I_mg为故障时被保护供配电线路保护装置安装处故障分量电流值，由公式E＝U_k+I_kZ_s计算系统等效电源相电势E的值，由集控中心、变电站控制中心获得集控中心整定系数K_j与变电站整定系数K_b的值 107；

由公式

I_{set . I} = (1 + K_{j}) (1 + K_{b}) \frac{K_{k}^{l} K_{d} E}{Z_{s} + Zl}

在线计算电流速断保护整定值I_set.I的值108；

判断是否满足I_k≥I_set.I 109；

109步骤结果如果为否，则返回步骤103的起始端；

109步骤结果如果为是，则数字式继电保护装置的电流速断保护动作 110。

本发明的自适应电流速断保护实现的方法的特点在于：通过在集控中心、变电站控制中心获得K_j、K_b的值和在数字式继电保护装置处自动在线计算并修正电流速断保护的整定值，达到了适应电力系统拓扑结构、运行方式和故障类型变化的目的，从而使电流速断保护在电力系统各种运行方式下和电力系统拓扑结构变化时均具有最佳保护效果，在不同故障情况下均具有同样大的保护范围，大大提高了电流速断保护的选择性和灵敏性。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图，图2是具体实施方式二的流程示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式的步骤如下：

数字式继电保护装置上电 101；

104步骤结果如果为是，则故障类型系数

K_{d} = \sqrt{3} / 2, 105;

104步骤结果如果为否，则故障类型系数K_d＝1 106；

由公式

I_{set . I} = (1 + K_{j}) (1 + K_{b}) \frac{K_{k}^{I} K_{d} E}{Z_{s} + Zl}

在线计算电流速断保护整定值I_set.I的值108；

判断是否满足I_k≥I_set.I 109；

109步骤结果如果为否，则返回步骤103的起始端；

109步骤结果如果为是，则数字式继电保护装置的电流速断保护动作 110。在本发明中：

(一)数字式继电保护装置即为供配电线路自适应电流速断保护装置，目前电力系统中应用的基于单片机或数字信号处理器(DSP)且具有现场总线通信接口的数字式继电保护装置均可作为供配电线路自适应电流速断保护装置，例如许继电气股份有限公司推出的基于80C196且具有RS485、Lonworks总线通信接口的WXH-110微机线路保护装置和阿城继电器股份有限公司推出的基于TMS320LF2407且具有CAN总线通信接口的DSL-31数字线路保护测控装置。

(二)因三相短路时负序电流为零，两相短路时正序、负序电流相等，若引入系数K＜1，则当I₂＞KI₁满足时，判为两相短路，

K_{d} = \sqrt{3} / 2;

若I₂＞KI₁不满足且三相电压均较低时，则判为三相短路，K_d＝1。

(三)系统电源侧实际阻抗Z_s代表系统的运行方式，它可根据故障分量理论由公式Z_s＝U_mg/I_mg在线求得。

(四)系统等效电源相电势E可按常规方法预先设定(可设定为额定相电压的105％)，也可在已知系统电源侧实际阻抗Zs的情况下由式E＝U_k+I_kZ_s精确在线计算。本发明中采用式E＝U_k+I_kZ_s在线计算系统电源侧实际阻抗Z_s。

(五)由电流速断保护电流整定公式

I_{set . I} = (1 + K_{j}) (1 + K_{b}) \frac{K_{k}^{I} K_{d} E}{Z_{s} + Zl}

在线计算电流速断保护整定值I_set.I的值。电流速断保护电流整定公式

I_{set . I} = (1 + K_{j}) (1 + K_{b}) \frac{K_{k}^{I} K_{d} E}{Z_{s} + Zl}

通过在集控中心确定集控中心整定系数K_j的值、在变电站控制中心确定变电站整定系数K_b的值和在数字式继电护装置处确定系统电源侧实际阻抗Z_s考虑了系统运行方式和拓扑结构变化的影响，通过在数字式继电保护装置处确定故障类型系数K_d的值考虑了故障类型变化的影响。

具体实施方式二：本实施方式是对107步骤中集控中心整定系数k_j和变电站整定系数k_b数值的确定方法，下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式的步骤如下：查询电力系统状态监控信息 701；判断是否有变化 702；702步骤结果如果为是，则判断电力系统拓扑结构是否有变化发生 703；702步骤结果如果为否，则K_j＝0，K_b＝0 704；703步骤结果如果为是，则根据拓扑结构变化在线计算数字式继电保护装置对应的K_j与K_b的值 705；703步骤结果如果为否，则根据运行方式变化在线计算数字式继电保护装置对应的K_j与K_b的值706；经704步骤、705步骤、706步骤计算得到的集控中心整定系数K_j与变电站整定系数K_b的值发送给数字式继电保护装置 707。在本实施方式中：

(一)

K_{j} = \frac{{I_{set . I . j}}^{'} - I_{set . I . j}}{I_{set . I . J}},

其中I_set.I.j为电力系统拓扑结构或运行方式变化前在集控中心按常规整定方法求得的自适应电流速断保护电流整定值；I_set.I.j′为电力系统拓扑结构变化后在集控中心按常规整定方法求得的自适应电流速断保护电流整定值。整定值变大时，K_j的值为正；整定值变小时，K_j的值为负。

(二)

K_{b} = \frac{{I_{set . I . b}}^{'} - I_{set . I . b}}{I_{set . I . b}},

其中I_set.I.b为电力系统拓扑结构或运行方式变化前在变电站控制中心按常规整定方法求得的自适应电流速断保护电流整定值；I_set.I.b′为电力系统拓扑结构变化后在变电站控制中心按常规整定方法求得的自适应电流速断保护电流整定值。整定值变大时，K_b的值为正；整定值变小时，K_b的值为负。

Claims

1、一种供配电线路自适应电流速断保护的实现方法，其特征在于它通过以下步骤完成：

数字式继电保护装置上电(101)；

赋初值给自适应电流速断保护可靠系数K_k ^I、供配电线路单位长度阻抗Z与供配电线路长度l(102)；

测得供配电线路相电流I_k、相电压U_k、负序电流I₂和正序电流I₁的值(103)；

判断负序电流I₂的值是否大于K倍正序电流I₁的值，其中0＜K＜1(104)；

(104)步骤结果如果为是，则故障类型系数K_d＝/2(105)；

(104)步骤结果如果为否，则故障类型系数K_d＝1(106)；

经(105)步骤或(106)步骤对K_d赋值后都执行(107)步骤，即由公式Z_s＝U_mg/I_mg计算系统实际阻抗Z_s的值，其中U_mg为故障时被保护供配电线路保护装置安装处故障分量电压值，I_mg为故障时被保护供配电线路保护装置安装处故障分量电流值，由公式E＝U_k+I_kZ_s计算系统等效电源相电势E的值，由集控中心、变电站控制中心获得集控中心整定系数K_j与变电站整定系数K_b的值(107)；

由公式

I_{set . I} = (1 + K_{j}) (1 + K_{b}) \frac{K_{k}^{I} K_{d} E}{Z_{s} + Zl}

在线计算电流速断保护整定值I_set.I的值(108)；

判断是否满足I_k≥I_set.I(109)；

(109)步骤结果如果为否，则返回步骤(103)的起始端；

(109)步骤结果如果为是，则数字式继电保护装置的电流速断保护动作(110)。

2、根据权利要求1所述的供配电线路电流速断保护实现的方法，其特征在于在步骤(107)中集控中心整定系数K_j与变电站整定系数K_b的值依下列步骤确定：

查询电力系统状态监控信息(701)；

判断是否有变化(702)；

(702)步骤结果如果为是，则判断电力系统拓扑结构是否有变化发生(703)；

(702)步骤结果如果为否，则K_j＝0，K_b＝0(704)；

(703)步骤结果如果为是，则根据拓扑结构变化在线计算数字式继电保护装置对应的K_j与K_b的值(705)；

(703)步骤结果如果为否，则根据运行方式变化在线计算数字式继电保护装置对应的K_j与K_b的值(706)；

经(704)步骤、(705)步骤、(706)步骤计算得到的集控中心整定系数K_j与变电站整定系数K_b的值发送给数字式继电保护装置(707)。