專利名稱：零序綜合阻抗縱聯(lián)保護(hù)判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域的電力系統(tǒng)線路縱聯(lián)保護(hù)判定方法，具體 涉及一種零序綜合阻抗縱聯(lián)保護(hù)判定方法。
(二) 背景技術(shù)：
線路光纖電流差動保護(hù)已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。但受電容電流的影響，電流 差動保護(hù)的靈敏度較低。也有文獻(xiàn)提出了一些新的差動保護(hù)原理，如基于故障分量 綜合阻抗的線路縱聯(lián)保護(hù)原理，在發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，故障分量綜合阻抗反映系統(tǒng)和 線路阻抗，數(shù)值較??；在發(fā)生區(qū)外故障時，故障分量綜合阻抗反映線路容抗，數(shù)值 較大，該原理據(jù)此區(qū)分線路上是否有故障。該原理本身具備選相功能，適用于各種 類型的故障，適合用于高壓及超高壓線路。但故障分量綜合阻抗的計算結(jié)果同時受 接地電容和相間電容的影響，對于發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時的健全相，隨故障類型和故障點(diǎn) 的不同，故障分量綜合阻抗的計算結(jié)果有較大的變化。為保證可靠性，整定時需取 較低的阻抗定值，這限制了該原理的靈敏度，且故障分量僅能短期使用。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在城市電網(wǎng)中，高壓電纜的使用趨于廣泛，具備較大的 電容電流，限制了電流差動保護(hù)原理的性能。而電網(wǎng)越來越緊密，三相重合閘的使 用越來越廣泛，在這種場合下，不具備選相能力的保護(hù)方法就成為重要的研究方向。
(三)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種零序綜合阻抗縱聯(lián)保護(hù)判定方法，用以克服現(xiàn)有保護(hù)判 定方法的缺陷。所要解決的技術(shù)問題是通過計算零序綜合阻抗，根據(jù)零序綜合 阻抗模值的大小區(qū)分線路上是否有故障，從而控制保護(hù)裝置的動作。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種零序綜合阻抗縱聯(lián)保護(hù)判定方法，其特征在于在被保護(hù)線路段的兩側(cè) 分別設(shè)有第一保護(hù)裝置和第二保護(hù)裝置，兩裝置之間通過通信信道交換數(shù)據(jù)，
首先，第一保護(hù)裝置采集本側(cè)三相電壓和電流值，計算本側(cè)零序電壓相量《,。、 零序電流相量/ ,。，并通過通信信道，獲取第二保護(hù)裝置提供的對側(cè)同時刻的零序 電壓相量《。和電流相量/,,。；
其次，根據(jù)本側(cè)和對側(cè)同時刻的零序電壓相量和電流相量，計算零序綜合阻
抗Zdo ， = ， 其中《do =《zo +《o ， = Ah0 + 7"o ;
最后，進(jìn)行判定，如果iz^。i〈z犯,，z誠為阻抗定ti:，且|/^|>/、,,， /化,為電流 定值，則確定該線路段內(nèi)發(fā)生了接地故障，第一保護(hù)裝置動作。
所述阻抗定值^的整定原則為= (0.5 - 0.6)x i ^。 i ， Z￡。為2倍的全線零序 容抗；所述電流定值/,。,的整定原則為4, =0.2-0.5In， In是線路本側(cè)電流互感器二 次額定值。
同理，線路對側(cè)的第二保護(hù)裝置類似的執(zhí)行上述步驟，然后產(chǎn)生動作。
本發(fā)明的積極效果在于零序綜合阻抗Z^為線路段兩側(cè)的零序電壓相量和與 零序電流相量和的比值。通過計算零序綜合阻抗，根據(jù)零序綜合阻抗模值的大小 來區(qū)分線路段內(nèi)是否有接地故障。在發(fā)生區(qū)內(nèi)接地故障時，零序綜合阻抗反映系 統(tǒng)和線路的零序阻抗，數(shù)值較??；在發(fā)生區(qū)外接地故障時，零序綜合阻抗僅反映 線路零序容抗，數(shù)值較大，該原理據(jù)此區(qū)分線路上是否有接地故障。在區(qū)外接地 故障時，該原理僅反映零序容抗，數(shù)值較大，且計算結(jié)果穩(wěn)定。該判據(jù)不需要對 電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，不受過渡電阻的影響，可以在故障后長期使用。靈敏度高。 本方法不具備選相功能，可以直接應(yīng)用在不要求選相跳閘的線路。
圖l是第一、第二保護(hù)裝置連接圖。
圖2是mn段線路發(fā)生內(nèi)部接地故障時的零序網(wǎng)絡(luò)圖。圖3是mn段線路發(fā)生外部接地故障時的零序網(wǎng)絡(luò)圖。
圖4是本發(fā)明的邏輯判斷框圖，圖中"&"代表"與"，"+"代表"或"，只有 在滿足邏輯框圖所示邏輯條件時判斷為線路內(nèi)部接地故障，發(fā)出跳閘指令。 具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參照圖l，為了保護(hù)線路段mn，在其m側(cè)和n側(cè)分別設(shè)置有線路保護(hù)裝置m、 n。線路的保護(hù)裝置具有數(shù)據(jù)處理功能和通信功能，能夠采樣本側(cè)的三相電壓和電 流，控制本側(cè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。線路的保護(hù)裝置m、 n通過光纖通信。以線路保護(hù)裝置 m為例，線路段m側(cè)即為本側(cè)，線路段n側(cè)即為對側(cè)，線路保護(hù)裝置m采樣本側(cè)的 三相電壓和電流，計算出本側(cè)的零序電壓和電流，同時通過光纖信道獲取同時刻 對側(cè)的零序電壓和零序電流，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理來控制本側(cè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。線路保 護(hù)裝置n保護(hù)原理與控制同線路保護(hù)裝置m。
圖2為mn段線路內(nèi)部接地故障時零序網(wǎng)絡(luò)圖，即為雙側(cè)電源供電模型在線路 上F點(diǎn)發(fā)生接地故障時的零序網(wǎng)絡(luò)圖，線路采用n型等值電路模型。圖中，z。,。、 Z;i。 為線路兩側(cè)零序系統(tǒng)阻抗，zte。、 z^分別為故障點(diǎn)兩端的線路零序阻抗，&。為兩 倍的線路零序容抗，^。為F點(diǎn)的零序電勢，4。為流過故障支路的零序電流，i ,為 過渡電阻，&m。、《。、/ ,。和/ 。分別為線路附、"處的零序電壓和電流，零序綜合
阻抗為&0=》，其中K+《。，Ko+人o。
7滴
當(dāng)mn段線路內(nèi)發(fā)生接地故障時，相對于零序差動電流，線路零序電容中流過的 電流是很小的，因此，下面分析中，忽略了電容的影響。定義故障點(diǎn)兩側(cè)的阻抗分 別為Z「Z",。+乙o， Z2=Z 。+Z, 。，貝IJ:
/F0=t>/70 /(i F+v/z2)，4
xZ
7a/0 = 了mO 了"0 二 —々0
可以得出，零序綜合阻抗z,w = ""'。 +
L。 Z! + Z2
在高壓系統(tǒng)中，電源阻抗和線路阻抗的阻抗角都接近90。，設(shè)z,、 Z2、 z ,。、 z 。 的阻抗角近似相等，且因Zw-Z,、 z 。<z2，如將上式中的4。取值為；，z"。取值 為z,，可以得到z^的上限，艮p
Zcd0 < 2Z,Z2 /(^ + Z2), Zw。 < 2 x //Z2), Zcrf0 < min(2Zi,2Z2}
即當(dāng)線路上發(fā)生保護(hù)區(qū)內(nèi)部(mn段線路內(nèi))接地故障時，相對應(yīng)的零序綜合阻 抗的Z^反映了零序電源阻抗及零序線路阻抗，其模值較小，而且它與過渡電阻的
大小無關(guān)。
圖3為發(fā)生mn段線路外部接地故障時的短路附加狀態(tài)圖，圖中乙、乙分別為流 過線路兩端零序電容的電流。
零序差動電流為乙0 = / ,。 + = /mc +乙=，+ u "°
7 Z
厶eO 厶e0
零序綜合阻抗為z滴=&m。 +《。)/ ^。 = zc。
即保護(hù)區(qū)外部(mn段線路外部)接地故障時，Z』和A。相等，相對于零序系統(tǒng)
電源阻抗和零序線路阻抗，它是一個較大的數(shù)值。
從上面的分析可知，當(dāng)線路上發(fā)生保護(hù)區(qū)外部接地故障時，IZ^I在理論上等于 IZJ。發(fā)生保護(hù)區(qū)內(nèi)部接地故障時，相對應(yīng)的iz^i反映系統(tǒng)電源零序阻抗及線路零 序阻抗，遠(yuǎn)小于IZ丄因此，根據(jù)I^J的大小可以來區(qū)分線路保護(hù)區(qū)內(nèi)部、夕卜部接
地故障，而且在原理上不受過渡電阻的影響，不需要對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償。
綜上所述，本發(fā)明判據(jù)為(IZJ〈ZJ&(l4ol〉/爐)，乙為阻抗定值，乙為
電流定值。根據(jù)前面的理論分析，當(dāng)被保護(hù)線路段區(qū)外發(fā)生接地故障時，對應(yīng)的零 序綜合阻抗為線路的零序電容阻抗，數(shù)值較大；而當(dāng)線路上發(fā)生接地故障時，對的零序綜合阻抗與系統(tǒng)零序阻抗和線路零序阻抗處于同一個數(shù)量級，相對于線路零 序容抗，它的數(shù)值較小。當(dāng)將^,的整定范圍取為(0.5-0.6)xlZJ時，當(dāng)被保護(hù)線路 上沒有故障時，該判據(jù)不會誤動，當(dāng)被保護(hù)線路上有接地故障時，該判據(jù)可以可靠 動作。因此，本發(fā)明中的阻抗定值^,的整定原則可以確定為Z^,=(0.5-0.6>|Z￡。|。 4。是零序差動電流，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，l乙。l理論上為零，/、,，,為電流定值。 一般 /,。,可取0.2111- 0.5In， In是線路電流互感器二次額定值。
參照圖4，如果(IZJ〈ZJ&(I/J〉/J，說明線路上存在接地故障，保護(hù)跳閘。
權(quán)利要求
1、一種零序綜合阻抗縱聯(lián)保護(hù)判定方法，其特征在于在被保護(hù)線路段的兩側(cè)分別設(shè)有第一保護(hù)裝置和第二保護(hù)裝置，兩裝置之間通過通信信道交換數(shù)據(jù)，首先，第一保護(hù)裝置采集本側(cè)三相電壓和電流值，計算本側(cè)零序電壓相量零序電流相量并通過通信信道，獲取第二保護(hù)裝置提供的對側(cè)同時刻的零序電壓相量和電流相量其次，根據(jù)本側(cè)和對側(cè)同時刻的零序電壓相量和電流相量，計算零序綜合阻抗Zcd0，其中最后，進(jìn)行判定，如果|Zcd0|<Zset，Zset為阻抗定值，且Iset為電流定值，則確定該線路段內(nèi)發(fā)生了接地故障，第一保護(hù)裝置動作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零序綜合阻抗縱聯(lián)保護(hù)判定方法，其特征在于，所 述阻抗定值^的整定原則為= (0.5 - 0.6)x i z￡q | ， ^。為2倍的全線零序容抗； 所述電流定值/w的整定原則為4,, =0.2-0.5In， In是線路本側(cè)電流互感器二次額定值。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，公開了一種零序綜合阻抗縱聯(lián)保護(hù)判定方法，該方法可以檢測線路上是否有接地故障。包括在被保護(hù)線路段的兩側(cè)設(shè)有第一保護(hù)裝置和第二保護(hù)裝置，兩保護(hù)裝置之間具有通信信道，通過計算本側(cè)零序電壓相量U<sub>m0</sub>、零序電流相量I<sub>m0</sub>，并通過通信信道取得對側(cè)同時刻的零序電壓相量U<sub>n0</sub>、零序電流相量I<sub>n0</sub>，然后計算出零序綜合阻抗Z<sub>cd0</sub>，Z<sub>cd0</sub>＝U<sub>cd0</sub>/I<sub>cd0</sub>，其中U<sub>cd0</sub>＝U<sub>m0</sub>+U<sub>n0</sub>，I<sub>cd0</sub>＝I<sub>m0</sub>+I<sub>n0</sub>，根據(jù)零序綜合阻抗模值與定值的大小關(guān)系來區(qū)分被保護(hù)線路內(nèi)是否有接地故障存在。
文檔編號H02H7/26GK101478147SQ20091001379
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者凱 劉, 唐永建, 岳增輝, 李小濱 申請人:煙臺東方電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司