基於本地零序電壓補償的零序功率方向的保護方法
2023-05-20 22:41:01 2
專利名稱：基於本地零序電壓補償的零序功率方向的保護方法
技術領域：
本發明涉及電力系統領域，更具體地涉及繼電保護的方法。
背景技術：
隨著西電東送及各省區電網建設的不斷開展，由於西電東送通道往往穿山越嶺，線路的運行環境相對比較惡劣，線路發生複雜故障的可能性增大。零序方向保護在國內一直是220KV及以上電壓等級輸電線路保護對於各類接地故障的主保護，尤其是對於單相高阻接地故障，具有不可或缺的作用，傳統的零序後備方向元件採用零序功率方向原理，為了保證方向元件的可靠，需對零序電壓設置一定的門檻，躲過正常的不平衡電壓。零序電壓門檻的使用，提高了方向元件的可靠性，但也降低了方向元件的靈敏性。當母線連接的線路或變壓器較多時，母線的零序綜合阻抗很小，線路發生高阻接地故障，零序電流雖然達到定值，零序電壓達不到零序方向動作門檻，造成保護的拒動。此類問題每年在全國各電網中都有發生。
對於各類接地故障而言，在零序電壓不能滿足判據方向門檻，以 按一定規則代替 計算零功率方向時，零序方向元件的動作範圍依然正確。本發明針對零序電壓小於門檻造成無零序方向保護拒動情況，提出一種用正序電壓按一定規則代替零序電壓計算零功方向的方法，避免了保護拒動。
發明內容
為提高零序方向元件的安全性、可靠性，本發明公開了一種正序電壓一定規則代替零序電壓計算零功方向的方法。該方法包括如下步驟線路保護裝置對電壓電流波形進行採樣濾序後，對短路故障的分析，在零序電壓很小的情況下，利用正序電壓一定規則代替零序電壓，判別零序方向，可以有效解決零功不開放的問題。該方法可有效地防止大電源長線路的輸電系統，當線路術端發生經過渡電阻接地故障時，零序電流雖然達到定值，傳統的零(負)序方向元件由於零(負)序電壓達不到方向元件的門檻值，造成保護拒動問題，可保證繼電保護的安全可靠運行。
圖1顯示了本發明簡化的保護邏輯圖；圖2顯示了以 為參考的零序方向元件動作範圍；圖3顯示了全線路零序電壓同相位。
具體實施方案保護根據保護安裝處的TA和TV測得電流和電壓的瞬時值，通過傅氏算法求出各電氣量的複數形式，然後可通過下式所示的濾序算法濾出保護安裝處的正序電壓，零序電流3U1=Ua+Ub+2Uc]]>3I0=Ia+Ib+Ic---(1)]]>式中 分別為A、B、C相電壓和電流， 根據圖1顯示的保護邏輯簡化圖，保護故障時若零序電壓U0和負序電壓U2小於門檻，零序電流要大於一定的門檻值，用正序電壓按一定的規則代替零序電壓計算零功方向。主要包括以下幾個方面 採用傳統的零序方向元件； 且有負序電流時，採用負序方向元件； 零序電流大於門檻，採用正序電壓 按一定規則代替 比較方向；註上述a)、b)、c)中的門檻為零序電壓設定值，是軟體中固定的值為1.5V。零序電流的門檻值是用戶整定的值。
原理如下對於零、負序方向元件(以電流為參考)如圖2所示 可見正方向故障時，以電流為參考， 的動作範圍為ψ靈敏角±81°。單相故障時，故障點有U1+U2+U0=0,]]>則U1=-(U0+U2).]]>因 與 的相位相同，故有Arg(U0)=-Arg(U1)---(2)]]>對於兩相短路接地時，故障點有U1=U2=U0,]]>則Arg(U0)=Arg(U1).---(3)]]>在假設全線路零、負序阻抗均勻的情況下，實際上全線路的零序電壓、負序電壓是同相位的，如圖3所示但是以上分析中所用的 為故障點的正序電壓，而全線路的正序電壓的大小及相位與負荷電流的大小有關，單純的故障電流分量同零序電流一樣不會引起 相位的變化，而負荷電流及線路兩側正序功角的變化才是引起 相位變化的真正原因，由圖2可以看出，以 為參考， 滯後 以靈敏角為中心，前後81°，零序方向元件都可以動作，式(2)、式(3)給出的是故障點正序電壓與零序電壓的相位關係。對於故障點，可以由正序電壓準確無誤的得出零序電壓的相位，但故障點可能並非保護安裝點，最嚴重的情況是保護範圍末端故障，此時，負荷電流對正序電壓影響最大，對於送端，正序電壓會由於負荷電流的影響而超前於零序電壓，對於受端，正序電壓會由於負荷電流的影響而滯後於零序電壓。但是，對於單一的輸電線路而言，不論是送端還是受端，由於被保護線路兩端功角遠小於168°，所以以 代替 時，零序方向元件的動作範圍依然正確。
單相故障零序正方向動作區為 兩相短路接地零序正方向動作區為 綜上所述，本發明使零功方向沒有死區，有效地防止大電源長線路的輸電系統，當線路末端發生經過渡電阻接地故障時，零序電流雖然達到定值，傳統的零(負)序方向元件由於零(負)序電壓達不到方向元件的門檻值，造成保護拒動問題，保證保護的安全可靠運行。
權利要求
1.一種基於本地零序電壓補償的判別零序功率方向的保護方法，該方法包括步驟線路保護裝置對互感器的電壓電流波形進行採樣濾序算法濾出保護安裝處的零序電壓U0、負序電壓U2、正序電壓U1以及零序電流I0各序分量；判斷零序和負序電壓，若零序電壓和負序電壓值小於門檻值，零序電流滿足條件，利用正序電壓按一定的規則替代零序電壓，判別零序方向，其中，單相故障，零序正方向動作區為-180°＜(-Arg(U1)-Arg(I0))≤-18°。兩相短路接地，零序正方向動作區為-180°＜(Arg(U1)-Arg(I0))≤-18°。
全文摘要
本發明涉及電力系統領域中繼電保護的方法，公開了一種通過對保護安裝處所測各序電壓，在零序電壓小於判方向門檻時，用正序電壓按一定的規則替代零序電壓計算零功方向的方法，該方法包括如下步驟線路保護裝置對電壓電流波形進行採樣濾序後，對短路故障分析，在零序電壓很小的情況下，利用正序電壓按一定的規則代替零序電壓，判別零功方向，可以有效解決零功不開放的問題。該方法可有效地防止大電源長線路的輸電系統，當線路末端發生經過渡電阻接地故障時，零序電流雖然達到定值，傳統的零(負)序方向元件由於零(負)序電壓達不到方向元件的門檻值，造成保護拒動問題，可保證繼電保護的安全可靠運行。
文檔編號H02H3/26GK1858953SQ20061008381
公開日2006年11月8日 申請日期2006年6月2日 優先權日2006年6月2日
發明者徐振宇, 趙曼勇, 黃少鋒, 孟巖, 丁曉兵 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司, 中國南方電網有限責任公司