CN2315574Y - 判别输电线路故障方向的装置 - Google Patents

Abstract

一种判别输电线路故障方向的装置,其特征是该装置由机壳、合成器1和1’、记忆器2和2’、相减器3和3’、乘法器4、过流继电器5、过压继电器5’、或门6、电子开关K、给定积分器7、反相器8、比较器9和9’、时间继电器T₁、T₂、T₃、或门10和10’、与门11和11’构成,该装置采用静止型,或者是数字型。同现有技术比较,本方案的优点是:判别速度快,不受故障暂态谐波干扰,判别结果准确可靠,适用于判别高压输电线路、中性点不直接接地输电系统的单相接地、发电机单相接地等的故障方向。

Description

判别输电线路故障方向的装置

本实用新型涉及一种专用于特种电气机械或电设备的或专用于电缆或线路系统分段保护的紧急保护电路装置，特别涉及一种判别输电线路故障方向的装置。

70年代未瑞典ABB公司研制成功一种行波方向继电器，用一比较输电线路出现故障产生的初始电流行波和电压行波的极性来判别故障方向，这种继电器不需要滤除故障暂态谐波分量，具有动作快速的优点，其缺陷是只能在故障后很短的时间内能保持正确的方向性，在故障点和系统中其它波阻抗不连续点的反射波到达后，该继电器就不能保持正确的方向性，因而行波继电器易受干扰，安全性较差，未能获得广泛的应用。中国专利ZL86106756(CN1007857A)提供了一种工频变化量方向继电器，利用测量电流、电压回路综合工频变化量的相位角，以判别电力系统出现的各种故障的方向，三相电流和电压分别经综合滤波器得到电流和电压的综合量，然后分别形成其工频变化分量，最后测量这二个量之间的相位角来判别故障方向。其缺陷是：故障后输电线路分布电容产生的谐波分量会影响继电器的正确动作，为此要对故障电流和电压进行滤波，滤波器的暂态过程延长了继电器的动作时间，而对于超高压、长距离输电线路的故障暂态谐波的主频和工频更加接近，滤波器延时更长，这种线路对保护继电器的动作时间要求更高，矛盾更为突出。

本实用新型的目的在于提供一种判别输电线路故障方向的装置，通过测量电流故障分量和电压故障分量形成的故障分量能量的方法来判别故障方向，及提供一种相应的检测装置，采用这一方案具有不需要滤除暂态谐波分量，动作快速，不受输电线路各种故障暂态谐波干扰等优点。

一种判别输电线路故障方向的装置，其特征是：该装置由机壳、合成器1和1’、记忆器2和2’相减器3和3’、乘法器4、过流继电器5、过压继电器5’、或门6、电子开关K、给定积分器7、反相器8、比较器9和9’、时间继电器T₁、T₂、T₃、或门10和10’、与门11和11’构成，其中合成器1的输入端分别接三相电流ia、ib、ic，其输出端分别接记忆器2和相减器3的一个输入端，相减器3的另一个输入端与记忆器2的输出端连接，其输出端分别与乘法器4的一个输入端和过流继电器5的输入端连接；合成器1’的输入端分别接三相电压ua、ub、uc，其输出端分别接记忆器2’和相减器3’的一个输入端，相减器3’的另一个输入端与记忆器2’的输出端连接，其输出端分别与乘法器4的另一个输入端和过压继电器5’输入端连接，乘法器4通过电子开关K后与给定积分器7输入端连接，该电子开关K由过流继电器5和过压继电器5’的输出通过或门6控制，给定积分器7的输出其一路通过反相器8接比较器9正端，另一路接比较器9’正端，比较器9和9’负端外接整定门坎D，比较器9的输出经时间继电器T₁、或门10、与门11给出正方向故障信号F，同时将该信号送或门10保持，及送至与门11’闭锁反向故障信号输出；比较器9’的输出经时间继电器T₂、或门10’、与门11’给出反方向故障信号F’，同时将该信号送或门10’保持，及送至与门11闭锁正方向故障信号输出；故障电流消失后，由过流继电器5和时间继电器T₃使或门10、10’和与门11、11’信号延时复归。

本方案根据电工学的叠加原理，输电线路发生故障后的电力系统可分解为正常系统和故障分量系统，图1表示线路正方向短路时的故障分量系统，F为故障点，Pm、Pn为系统等效无源网络，Δi为线路故障电流分量，Δu为线路故障电压分量，检测点为m，故障分量系统是一个单激励网络，故障前系统初始值为零，故障时(t=0)在故障点F上突然加上一个假想电源-u_F(0)，电阻R_F，令故障能量为S，则 $S={\∫}_0^t\mathrm{\Δi\Δudt}$ 由于是初始值为零的无源网络，显然，故障能量S为假想电源-u_F(0)向Pm提供能量，设Spm为Pm在故障后所吸收的能量，考虑到故障电流分量Δi的参考方向，则有S=-Spm。

图2表示输电线路反方向故障时的故障分量系统，此时S=Sx+Spn，其中Sx、Spn分别为线路和Pn从系统中所吸收的能量，由于Pm、Pn及线路均只能吸收能量，故Spm、Spn、Sx均大于零。综上所述，测量点故障分量的能量为负值时，故障出现在正方向，能量为正值时，故障出现在反方向。

同现有技术比较，本实用新型具有以下突出的优点：通过检测故障能量来判别故障的方向，不需要滤除故障暂态谐波分量，判别速度快，不受故障暂态谐波干扰，尤其是故障能量的方向性在故障后是长期存在的，判别结果准确可靠。

图1为正方向故障判别示意图。

图2为反方向故障判别示意图。

图3为判别输电线路故障方向的检测装置的电路结构框图。

实施例：

一种判别输电线路故障方向的装置，采用图3所示的结构，其中采用陷波器作为记忆器2和相减器3，及作为记忆器2’和相减器3’，整定门坎D为0.34×10^-9千瓦时，应用本装置对三相220千伏高压输电线路故障方向进行检测，结果准确可靠。

Claims (2)

1一种判别输电线路故障方向的装置，其特征在于：该装置由机壳、合成器(1)(1’)、记忆器(2)(2’)、相减器(3)(3’)、乘法器(4)、过流继电器(5)、过压继电器(5’)、或门(6)、电子开关(K)、给定积分器(7)、反相器(8)、比较器(9)(9)’、时间继电器(T₁)(T₂)(T₃)、或门(10)(10’)、与门(11)(11’)构成，其中合成器(1)的输入端分别接三相电流ia、ib、ic，其输出端分别接记忆器(2)和相减器(3)的一个输入端，相减器(3)的另一个输入端与记忆器(2)的输出端连接，其输出端分别与乘法器(4)的一个输入端和过流继电器(5)的输入端连接；合成器(1’)的输入端分别接三相电压ua、ub、uc，其输出端分别接记忆器2’和相减器(3’)的一个输入端，相减器(3’)的另一个输入端与记忆器(2’)的输出端连接，其输出端分别与乘法器(4)的另一个输入端和过压继电器(5’)输入端连接，乘法器(4)通过电子开关(K)后与给定积分器(7)输入端连接，该电子开关(K)由过流继电器(5)和过压继电器(5’)的输出通过或门(6)控制，给定积分器(7)的输出其一路通过反相器(8)接比较器(9)正端，另一路接比较器(9’)正端，比较器(9)和(9’)负端外接整定门限电平(D)，比较器(9)的输出经时间继电器(T1)、或门(10)、与门(11)给出正方向故障信号(F)，同时将该信号送或门(10)保持，及送至与门(11’)闭锁反向故障信号输出；比较器(9’)的输出经时间继电器(T2)、或门(10’)、与门(11’)给出反方向故障信号(F’)，同时将该信号送或门(10’)保持，及送至与门(11)闭锁正方向故障信号输出；故障电流消失后，由过流继电器(5)和时间继电器(T3)使或门(10)(10’)和与门(11)(11’)信号延时复归。

2．根据权利要求1的装置，其特征在于：所述的装置采用静止型，或者数字型。

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