電力系統輸電線路故障選相元件的製作方法
2023-04-23 07:52:51
專利名稱：電力系統輸電線路故障選相元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統繼電保護方法，具體地說，是一種用於判斷電力系統交流輸電線路故障相的方法。
背景技術：
分相電流差動保護與縱聯距離、縱聯方向保護相比具有諸多優越性，如不受系統振蕩影響、不受系統各種轉換性故障影響、完全適應於並行雙回線、串補線路、天然的選相能力等。但比例制動式分相電流差動保護在某些工況下會拒動，如超高壓長線路經過渡電阻的接地故障、重負荷線路的高阻接地故障，此時通常用零負序差動保護或工頻變化量差動保護來彌補相電流差動的缺陷，但工頻變化量差動一般投入時間比較短，隨著故障的發展工頻變化量差動保護將退出運行，雖然零負序差動保護具有良好的抗過渡電阻能力，但其不具備選相能力。目前對零序差動保護的處理有兩種方式，一種是將零序差動保護作為一種後備保護延時三跳出口，另外一種對零負序差動保護配置選相元件，達到零負序差動保護選相跳閘的目的。現有的比較適合於零負序差動保護的選相元件一般帶電壓迴路，交流電壓迴路有如下缺點1)交流電壓迴路斷線故障及多點接地時有發生；2)易受系統振蕩影響；3)受電容式電壓互感器的暫態特性的影響；因此給零負序差動保護配置帶電壓迴路的選相元件，會不同程度地削弱差動保護不受電壓迴路影響的這一特點。另外，目前各選相元件判據內部有各種不同的門檻限值，影響了選相元件判斷長線路接地故障相的能力，特別是線路末端嚴重高阻接地故障(300Ω以上過渡電阻)，各種選相元件一般都不能準確快速選相，此時遠端保護只能延時三相跳閘，達不到選相跳閘的目的。
發明內容
本發明的目的在於克服上述方法的缺陷，利用輸電線路兩端的交流量，為線路保護提供一種不受交流電壓影響、反應穩態量的差流選相元件，稱為電力系統輸電線路故障選相元件。
本發明的技術方案如下線路發生不對稱區內故障後，在最大相差流滿足一定的差流門檻前提下，最大相差流與最小相差流滿足一定的倍數關係，就可以確認差流最大相為故障相，如果中間差流與最大、最小差流滿足一定的倍數關係，也可以確認差流中間相也為故障相。
找出三相差流的大小關係後，再看最大相差流、中間相差流與最小相差流之間是否滿足下面的關係式I87LPmax≥k·I87LPmin時則差流最大相為故障相。
I87LPmid≥k·I87LPmin、I87LPmax≤k·I87LPmid兩式同時滿足則差流中間相也為故障相。
如果最大差流不小於K1·In，第一式的條件滿足，則表明最大差流相為故障相，如果兩式條件都滿足則表明最大差流相及中間差流相都為故障相。如第一式條件不滿足或最大差流小於k1·In，則選相結果無效。
由於短線路的分布電容電流很小，短線路的故障相差流與健全相差流的大小關係懸殊，兩者比值一般都在兩倍以上，因此上述差流選相元件的關係式很容易滿足，k的取值可以適當放大，同時也需要給定一個差流有流門檻，當差流大於該門檻時，才能參與差流比較。對於超高壓長線路，故障相差流與健全相的差流的大小關係受分布電容電流的影響較大，線路越長影響越明顯，但兩者的比值關係一般不會低於1.5。
本發明具有很高的靈敏性和準確性，具有不受交流電壓迴路、電力系統振蕩、轉換性故障、相鄰線互感、串補電容等影響
圖1縱差通道連接圖；圖2差流選相元件流程圖；圖3N側差動保護動作錄波圖；圖4L側差動保護動作錄波圖；圖5500kV 400km雙回輸電線路系統圖。
具體實施例方式
下面以兩端系統為例，並結合附圖1--5和具體實施例進一步說明本發明。
差流選相元件通過線路縱差通道(如圖1所示)，利用線路三相差流的大小關係來確定故障相，首先將三相差流進行排序，表示為I87LPmax≥I87LPmid≥I87LPminI87LPmax為最大相差流，I87LPmax＝max{I87LAI87LBI87LC}；I87LPmid為中間相差流，I87LPmid＝mid{I87LAI87LBI87LC}；I87LPmax為最小相差流，I87LPmin＝min{I87LAI87LBI87LC}；I87LA為A相差流，I87LB為B相差流，I87LC為C相差流；max表示取最大值，mid表示取中間值，min表示取最小值。
找出三相差流的大小關係後，再看最大相差流、中間相差流與最小相差流之間是否滿足下面的關係式I87LPmax≥k·I87LPmin時則差流最大相為故障相。
I87LPmid≥k·I87LPmin、I87LPmax≤k·I87LPmid兩式同時滿足則差流中間相也為故障相。
I87LPmax≥k1·In滿足則上面的選相結果有效，否則無效。
下面給出RTDS動模試驗的部分結果系統模型為400km、500kV的超高壓輸電線路。系統模型如附圖1所示，其模型線路相關參數如下表格1線路相關參數
兩臺光纖縱差保護裝置安排在NL1線路上。
實驗情況模擬線路K10、K11、K12各種不對稱故障，接地過渡電阻分別設200Ω、300Ω，相間過渡電阻分別設25Ω、100Ω。實驗結果令人滿意，均能正確選相，一次K10點經300Ω過渡電阻A相接地故障的兩側零序差動保護動作錄波圖如圖3、4所示。在圖3、4中，A相二次側差流為0.82A，制動電流為1.77A，顯然常規相電流差動保護將被制動，此時零負序差動保護可以動作，與差流選相元件配合可以達到選相速動跳閘的目的。
下面進一步說明本發明。
1)確定三相差流的關係將A、B、C三相差流按大中小進行排序。排序的結果一共有6種情況，如表格所2示。
表2三相差流排序
在表2中，wI87LAMode表示A相差流模值，wI87LBMode表示B相差流模值，wI87LCMode表示C相差流模值，wFaultTypetemp為排序結果變量。
2)檢查最大差流、中間差流、最小差流三者之間是否滿足一定的倍數關係根據1)中的排序結果，第一步檢查最大差流與最小差流是否滿足I87LPmax≥k·I87LPmin(在流程中K＝1.5)，如果滿足則表明最大差流相最可能為故障相，反之則選相元件失效，此表明被保護的輸電線路內部沒有故障或是三相對稱故障；如果在第一步最大差流與最小差流之間滿足上述關係，下一步就檢查中間差流與最大、最小差流是否同時滿足I87LPmid≥k·I87LPmin、L87LPmax≤k·I87LPmid兩式，如果滿足則表明中間差流相也可能為故障相。選相結果變量為wFaultType，wFaultType＝1表示A相故障、wFaultType＝2表示B相故障、wFaultType＝3表示C相故障、wFaultType＝4表示AB相故障、wFaultType＝5表示BC相故障、wFaultType＝6表示CA相故障，wFaultType＝7表示選相結果無效。
3)明確最大差流是否高於門檻值在1)、2)兩個環節執行完後，檢查最大差流是否大於0.4In(In為二次側額定電流)，如果滿足則表明1)、2)兩個環節的選相結果有效，否則選相結果無效，令wFaultType＝7。
權利要求
1.一種電力系統輸電線路故障選相元件，其特徵為發生區內故障後，如果三相差流中，最大差流與最小差流，中間差流與最大、最小差流滿足一定的倍數關係及差流門檻，就可以準確地選出區內不對稱故障相。
2.如權利要求1所述的電力系統輸電線路故障選相元件，其特徵為找出三相差流的大小關係後，再看最大相差流、中間相差流與最小相差流之間是否滿足下面的關係式I87LPmax≥k·I87LPmin時則差流最大相為故障相；I87LPmid≥k·I87LPmin、I87LPmax≤k·I87LPmid兩式同時滿足則差流中間相也為故障相；如果最大差流不小於k1·In，第一式的條件滿足，則表明最大差流相為故障相，如果兩式條件都滿足則表明最大差流相及中間差流相都為故障相；如第一式條件不滿足或最大差流小於k1·In，則選相結果無效。
全文摘要
本發明公開了一種電力系統輸電線路故障選相元件，發生區內故障後，如果三相差流中，最大差流與最小差流，中間差流與最大、最小差流滿足一定的倍數關係及差流門檻，就可以準確地選出區內不對稱故障相。與目前所用的選相元件相比，其能更準確靈敏地選出故障相，並且不受交流電壓迴路、電力系統振蕩、轉換性故障、相鄰線互感、串補電容等影響。
文檔編號H02H7/26GK1599182SQ20041002451
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月21日 優先權日2004年7月21日
發明者常寶波, 劉世明, 劉凱, 張進 申請人:煙臺東方電子信息產業股份有限公司