一種用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及同塔雙回線路的繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于消除同塔雙回 線單相接地過(guò)渡電阻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前同塔雙回線在高壓電網(wǎng)中得到了日益廣泛的應(yīng)用，而距離保護(hù)作為線路主流 后備保護(hù)之一對(duì)同塔雙回線路安全運(yùn)行起著極其重要的作用。理想換位的同塔雙回線路之 間存在零序互感，在此作用下接地距離保護(hù)的動(dòng)作范圍會(huì)超越和縮短，給繼電保護(hù)帶來(lái)了 很多實(shí)際工程問(wèn)題。通過(guò)引入相鄰線零序電流補(bǔ)償可以較好的解決接地距離保護(hù)的動(dòng)作范 圍超越和縮短的問(wèn)題，但其需要引入另一回線的電氣量，目前還沒(méi)有得到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。但可以 預(yù)見(jiàn)，隨著數(shù)字化變電站的發(fā)展以及電子化互感器的廣泛應(yīng)用，這種帶補(bǔ)償算法會(huì)得到工 程界的重視。
[0003] 同塔雙回線發(fā)生單相接地故障時(shí)，往往伴隨著較大的過(guò)渡電阻，此時(shí)即使采用相 鄰線路零序電流補(bǔ)償算法，測(cè)量得到的故障阻抗也不能反映真實(shí)值，同樣也存在保護(hù)范圍 的縮短和超越問(wèn)題。雖然現(xiàn)代數(shù)字式繼電保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)各種耐過(guò)渡電阻的保護(hù)動(dòng)作 動(dòng)作特性，但是距離保護(hù)在經(jīng)高過(guò)渡電阻接地時(shí)依然可能拒動(dòng)，不能滿足高壓線路快速可 靠切除故障的要求，因此研究消除或削弱過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響有著相當(dāng)大的實(shí)用價(jià) 值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的 方法來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處。
[0005] -種用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] 步驟一：距離保護(hù)啟動(dòng)后，提取故障線路電壓提取故障線路電壓以及兩回線的電 流；所述故障相電壓為仏^所述兩回線的電流分別為ia、/1B、4、i2A、k、
[0007] 步驟二：計(jì)算兩回線的零序電流Zljj及基于基爾霍夫電壓定律求解故障線路對(duì) 端零序電流1.0 .進(jìn)而求出故障點(diǎn)零序電流ttt.. .， 9
[0008] 步驟三：計(jì)算故障相的測(cè)量阻抗Zia;
[0009] 步驟四：計(jì)算實(shí)際故障阻抗的實(shí)部Zr和虛部Zx;
[0010] 步驟五：消除過(guò)渡電阻。
[0011] 優(yōu)選地，所述故障點(diǎn)零序電流及I2ft分別為：
[0012] 名〇=1/ 3* +/li? +l】r)和Ao二 1/3* (八A+'2方 +Ar) f1)
[0013] 優(yōu)選地，所述故障線路對(duì)端零序電流/_和所述故障點(diǎn)零序電流/AU計(jì)算方法為： 利用已知的線路正序阻抗Z1、零序阻抗Z。和線間零序互阻抗Zni以及兩回線路的零序電流來(lái) 對(duì)同塔雙回線路內(nèi)部的固有電磁環(huán)網(wǎng)列寫(xiě)電壓平衡方程，從而求解出故障線路對(duì)端流過(guò)的 零序電流4 ,其值與Iw相加計(jì)算出流過(guò)故障點(diǎn)的零序電流4a和t的計(jì)算公式：
[0016] 其中嗎，D為保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離。
[0017] 優(yōu)選地，所述測(cè)量阻抗Zia由兩部分組成，一部分是實(shí)際的故障阻抗DZi，一部分是 由過(guò)渡電阻帶來(lái)的附加阻抗也即要消除的部分，計(jì)算公式如下：
[0019] 其中，Rk為過(guò)渡電阻，K為零序補(bǔ)償系數(shù)，K。為互感補(bǔ)償系數(shù)，其計(jì)算公式如式（5) 和式（6)所示。
[0024] 實(shí)際中線路正序阻抗角0i已知，所述實(shí)際故障阻抗的實(shí)部ZR和虛部Zx:
[0025]
[0026] 本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：
[0027] 本發(fā)明提供的一種用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法，利用兩回線 電氣量信息對(duì)同塔雙回線內(nèi)部固有電磁環(huán)路列寫(xiě)電壓平衡方程，從而可以準(zhǔn)確求解出故障 線路遠(yuǎn)端的零序電流也即接地故障點(diǎn)的零序電流，然后根據(jù)計(jì)算阻抗與實(shí)際故障阻抗之間 的向量關(guān)系即可準(zhǔn)確計(jì)算故障阻抗。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0029] 圖1是本發(fā)明用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法的流程圖。
[0030] 圖2是本發(fā)明用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法的同塔雙回線故障 模型及零序等值網(wǎng)絡(luò)；
[0031] 圖3是本發(fā)明用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法根據(jù)不同故障點(diǎn)求 取出的測(cè)量阻抗繪制出其故障阻抗的軌跡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了清楚了解本發(fā)明的技術(shù)方案，將在下面的描述中提出其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本 發(fā)明實(shí)施例的具體施行并不足限于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施例詳細(xì)描述如下，除詳細(xì)描述的這些實(shí)施例外，還可以具有其他實(shí)施方式。
[0033] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示圖2是本發(fā)明用 于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法的同塔雙回線故障模型及零序等值網(wǎng)絡(luò)，仿真 系統(tǒng)模型為330kV/150km，根據(jù)圖1所示步驟進(jìn)行計(jì)算，
[0034] 步驟一：當(dāng)距離保護(hù)啟動(dòng)后，通過(guò)電壓互感器和電流互感器采集同塔雙回線保護(hù) 安裝處的故障相電壓如％以及兩回線的電流l1A、l1S、I、;
[0035]步驟二：計(jì)算同塔平行線路的零序電流Zw及^，其中^的計(jì)算公式如式⑴所 示，&的計(jì)算類似；
[0036] I10=IZS*'(/u+^is+^ic) .⑴
[0037] 步驟三：利用已知的線路正序阻抗Z1、零序阻抗Z。和線間零序互阻抗Z"以及兩回 線路的零序電流來(lái)對(duì)同塔雙回線路內(nèi)部的固有電磁環(huán)網(wǎng)列寫(xiě)電壓平衡方程，從而求解出故 障線路對(duì)端流過(guò)的零序電流,其值與/ie相加計(jì)算出流過(guò)故障點(diǎn)的零序電流和 的計(jì)算公式如式（2)和式（3)所示，D為保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離。
[0040] 步驟四：利用式（4)計(jì)算故障相的測(cè)量阻抗，它由兩部分組成，一部分是實(shí)際的故 障阻抗DZ1，一部分是由過(guò)渡電阻帶來(lái)的附加阻抗也即要消除的部分。
[0041]
[0042] 此處Rk為過(guò)渡電阻，K為零序補(bǔ)償系數(shù)，KO為互感補(bǔ)償系數(shù)，其計(jì)算公式如式（5) 和式（6)所示。
[0045]步驟五：式⑷中附加阻抗表達(dá)式中的向量都可以計(jì)算得到，所以附加阻抗的相 角0也可以計(jì)算出來(lái)如式（7)所示。另外實(shí)際中線路正序阻抗角Q1已知，根據(jù)式（8)就 可以準(zhǔn)確計(jì)算實(shí)際故障阻抗的實(shí)部Zr和虛部Zx。
[0048] 計(jì)算后，M側(cè)系統(tǒng)正序阻抗Znil為0. 458+j5. 2289Q，零序阻抗Z"。為 0. 754+j3. 283Q，N側(cè)系統(tǒng)正序阻抗Znl為I. 0914+jl2. 45Q，零序阻抗Zn。為 1. 729+j7. 5247Q，系統(tǒng)相角差為8°。線路單位長(zhǎng)度正序阻抗為0. 0201+j0. 2772,零序阻 抗為 〇? 3541+jO. 922,零序互感為 0? 1113+jO. 2153。
[0049] 在線路15km~135km區(qū)段內(nèi)每隔15km設(shè)置IA相經(jīng)100Q過(guò)渡電阻接地故障，然 后在每一個(gè)故障點(diǎn)處根據(jù)圖1所示的流程計(jì)算消除過(guò)渡電阻后的故障阻抗，根據(jù)不同故障 點(diǎn)求取出的測(cè)量阻抗繪制出其故障阻抗軌跡如圖3所示。為了說(shuō)明該計(jì)算方法的準(zhǔn)確性， 同樣做出了不同故障點(diǎn)實(shí)際阻抗的軌跡作為對(duì)比，仿真結(jié)果表明，使用本論文提出的算法 在線路不同位置發(fā)生單相經(jīng)100Q過(guò)渡電阻接地時(shí)，計(jì)算得到的測(cè)量阻抗值與實(shí)際故障阻 抗非常吻合，距離保護(hù)既能較為靈敏的切除距離I段內(nèi)的高阻接地故障又不會(huì)造成超越誤 動(dòng)，因此該方法能確保距離保護(hù)動(dòng)作性能良好且具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
[0050] 本發(fā)明方法利用兩回線電氣量信息對(duì)同塔雙回線內(nèi)部固有電磁環(huán)路列寫(xiě)電壓平 衡方程，從而可以準(zhǔn)確求解出故障線路遠(yuǎn)端的零序電流也即接地故障點(diǎn)的零序電流。然后 根據(jù)計(jì)算阻抗與實(shí)際故障阻抗之間的向量關(guān)系即可準(zhǔn)確計(jì)算故障阻抗。
[0051] 最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā) 明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者 等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法，其特征在于，所述方法包括以 下步驟： 步驟一：距離保護(hù)啟動(dòng)后，提取故障線路電壓提取故障線路電壓以及兩回線的電流； 所述故障相電壓為&u:，所述兩回線的電流分別為i1A、矣a、4、4、 步驟二：計(jì)算兩回線的零序電流^及4>，基于基爾霍夫電壓定律求解故障線路對(duì)端 零序電流4。，進(jìn)而求出故障點(diǎn)零序電流4。 步驟三：計(jì)算故障相的測(cè)量阻抗z1A; 步驟四：計(jì)算實(shí)際故障阻抗的實(shí)部zR和虛部zx; 步驟五：消除過(guò)渡電阻。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法，其特征在 于，所述故障點(diǎn)零序電流4及4分別為：3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法，其特征在 于，所述故障線路對(duì)端零序電流&。和所述故障點(diǎn)零序電流計(jì)算方法為：利用已知的線 路正序阻抗Zi、零序阻抗Z。和線間零序互阻抗Zm以及兩回線路的零序電流來(lái)對(duì)同塔雙回線 路內(nèi)部的固有電磁環(huán)網(wǎng)列寫(xiě)電壓平衡方程，從而求解出故障線路對(duì)端流過(guò)的零序電流 其值與相加計(jì)算出流過(guò)故障點(diǎn)的零序電流.te;te和的計(jì)算公式：其中，D為保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法，其特征在 于，所述測(cè)量阻抗Z1A由兩部分組成，一部分是實(shí)際的故障阻抗DZi，一部分是由過(guò)渡電阻帶 來(lái)的附加阻抗也即要消除的部分，計(jì)算公式如下：⑷ 其中，RK為過(guò)渡電阻，K為零序補(bǔ)償系數(shù)，K。為互感補(bǔ)償系數(shù)，其計(jì)算公式如式（5)和式 (6)所示。 (5) (6)5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法，其特征在 于，所述附加阻抗的相角9計(jì)算如下：(7) 實(shí)際中線路正序阻抗角0i已知，所述實(shí)際故障阻抗的實(shí)部ZR和虛部Zx:(8) 。 Zx=ZRtan9 :
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法，具有以下步驟：首先，當(dāng)距離保護(hù)啟動(dòng)后，采集被保護(hù)線路保護(hù)安裝處的電壓以及雙回路電流；分別計(jì)算兩回線路保護(hù)安裝處本端流過(guò)的零序電流，然后對(duì)同塔雙回線路內(nèi)部固有的電磁環(huán)網(wǎng)根據(jù)基爾霍夫定律列些電壓平衡方程求解出故障線路對(duì)端零序電流，進(jìn)而求解出故障點(diǎn)流過(guò)的零序電流；根據(jù)本發(fā)明中提出的消除同塔雙回線單相接地過(guò)渡電阻的方法準(zhǔn)確計(jì)算故障阻抗的實(shí)部和虛部。本發(fā)明方法可以消除高阻接地對(duì)接地距離繼電器的影響且對(duì)保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【IPC分類】H02H7/26
【公開(kāi)號(hào)】CN105024362
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510378274
【發(fā)明人】田云飛, 徐昊亮, 范雪峰, 楊云, 付兵彬, 陳兆雁, 余泳, 靳攀峰, 夏懿, 杜鴻, 張中丹, 宋汶秦, 賈春蓉, 楊昌海, 楊晶, 雒億平, 劉保群, 萬(wàn)小花, 梁魁, 朱文化, 魏勇, 薛國(guó)斌, 孫志宏, 李玉科, 張海生, 趙宇洋, 徐慧慧, 石屹, 李媛, 戚翰德
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司, 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月1日