CN103760471A - 基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法，它通过测量输电线路保护安装处各采样时刻的故障相电压采样值、故障相电流采样值、故障相负序电流采样值和零序电流采样值，利用三个相邻采样时刻的故障相电气量采样值计算输电线路单相接地故障的故障方向判据是否成立，若成立，则判断输电线路的相应方向发生单相接地故障；本发明方法只需用到三个相邻采样时刻的故障相电气量采样值计算输电线路单相接地故障的故障方向判据，所需数据窗短，不涉及傅里叶算法运算，运算量小，计算速度快。本发明方法判别结果不受电力***振荡、故障位置、过渡电阻、负荷电流等因素的影响，准确判别输电线路单相接地故障的故障方向。

Description

基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法

技术领域

本发明涉及一种电力***继电保护技术领域，具体地说是涉及一种基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法。

背景技术

实际电网中，故障点可能位于输电线路反方向，也可能位于输电线路正方向。若故障点位于输电线路反方向，则被保护线路继电保护装置不动作，而是由相邻线路的继电保护装置动作将故障隔离。若故障点位于输电线路正方向，则由被保护线路的继电保护装置动作将被保护线路上的故障进行隔离。现有输电线路方向判别元件主要有零序功率方向元件、负序功率方向元件和零序方向元件、负序方向元件，零序功率方向元件、负序功率方向元件和零序方向元件、负序方向元件算法所用到的电气量皆为相量，需要一整波的数据窗参与运算，涉及较为复杂的傅里叶算法运算，因此传统输电线路方向判别元件实时性不强。若故障位于被保护线路反方向近端时，相电流工频变化量、负序电流和零序电流保护判据会迅速动作，此时传统输电线路方向判别元件将无法及时将继电保护装置闭锁，会引起被保护线路继电保护装置误动作，造成故障范围扩大，对电网稳定造成冲击，不利于电网安全稳定运行。

发明内容

本发明提供了一种基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法，其克服了背景技术中所述的现有技术中的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法，它包括如下依序步骤：

步骤1，保护装置实时采集输电线路保护安装处的各采样时刻的故障相电压采样值、故障相电流采样值、故障相负序电流采样值和零序电流采样值；

步骤2，保护装置判别

$\frac{u\left(t\right)i_2(t-\mathrm{\Δt})-u(t-\mathrm{\Δt})i_2\left(t\right)}{[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]i_2(t-\mathrm{\Δt})-[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]i_2\left(t\right)}>0$

是否成立，若成立，则判断输电线路正方向发生单相接地故障；

步骤3，保护装置判别

$\frac{u\left(t\right)i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-u(t-\mathrm{\&Delta;t})i_2\left(t\right)}{[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})]i_2\left(t\right)}<0$

是否成立，若成立，则判断输电线路反方向发生单相接地故障；

其中：i_set1(t)=i(t)+k₁i₀(t)，i_set1(t-Δt)=i(t-Δt)+k₁i₀(t-Δt)，i_set1(t-2Δt)=i(t-2Δt)+k₁i₀(t-2Δt)，i_set2(t)=i(t)+k₂i₀(t)，i_set2(t-Δt)=i(t-Δt)+k₂i₀(t-Δt)，

u(t)、u(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相电压采样值，i₂(t)、i₂(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相负序电流采样值，i(t)、i(t-Δt)、i(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的故障相电流采样值，i₀(t)、i₀(t-Δt)、i₀(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的零序电流采样值，Δt为采样间隔时间；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻，l₀、r₀分别为单位长度输电线路零序电感、零序电阻。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本发明方法测量输电线路保护安装处各采样时刻的故障相电压采样值、故障相电流采样值、故障相负序电流采样值和零序电流采样值，利用三个相邻采样时刻的故障相电气量采样值计算输电线路单相接地故障的故障方向判据是否成立，若成立，则判断输电线路的相应方向发生单相接地故障。本发明方法只需用到三个相邻采样时刻的故障相电气量采样值计算输电线路单相接地故障的故障方向判据，所需数据窗短，不涉及傅里叶算法运算，运算量小，计算速度快。本发明方法判别结果不受电力***振荡、故障位置、过渡电阻、负荷电流等因素的影响，准确判别输电线路单相接地故障的故障方向。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为应用本发明的线路输电***示意图。

具体实施方式

请查阅图1，图1中CVT为电压互感器2，CT为电流互感器3。保护装置1通过电压互感器2和电流互感器3实时采集输电线路保护安装处的各采样时刻的故障相电压采样值、故障相电流采样值、故障相负序电流采样值和零序电流采样值。

进而，保护装置1判别

$\frac{u\left(t\right)i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-u(t-\mathrm{\&Delta;t})i_2\left(t\right)}{[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})]i_2\left(t\right)}>0$

是否成立，若成立，则判断输电线路正方向发生单相接地故障；

然后，保护装置1判别

$\frac{u\left(t\right)i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-u(t-\mathrm{\&Delta;t})i_2\left(t\right)}{[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})]i_2\left(t\right)}<0$

是否成立，若成立，则判断输电线路反方向发生单相接地故障；

其中：i_set1(t)=i(t)+k₁i₀(t)，i_set1(t-Δt)=i(t-Δt)+k₁i₀(t-Δt)，i_set1(t-2Δt)=i(t-2Δt)+k₁i₀(t-2Δt)，i_set2(t)=i(t)+k₂i₀(t)，i_set2(t-Δt)=i(t-Δt)+k₂i₀(t-Δt)，

u(t)、u(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相电压采样值，i₂(t)、i₂(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相负序电流采样值，i(t)、i(t-Δt)、i(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的故障相电流采样值，i₀(t)、i₀(t-Δt)、i₀(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的零序电流采样值，Δt为采样间隔时间；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻，l₀、r₀分别为单位长度输电线路零序电感、零序电阻。

本发明方法测量输电线路保护安装处各采样时刻的故障相电压采样值、故障相电流采样值、故障相负序电流采样值和零序电流采样值，利用三个相邻采样时刻的故障相电气量采样值计算输电线路单相接地故障的故障方向判据是否成立，若成立，则判断输电线路的相应方向发生单相接地故障。本发明方法只需用到三个相邻采样时刻的故障相电气量采样值计算输电线路单相接地故障的故障方向判据，所需数据窗短，不涉及傅里叶算法运算，运算量小，计算速度快。本发明方法判别结果不受电力***振荡、故障位置、过渡电阻、负荷电流等因素的影响，准确判别输电线路单相接地故障的故障方向。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (1)

1.基于瞬时采样值输电线路单相接地故障方向判别方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

步骤1，保护装置实时采集输电线路保护安装处的各采样时刻的故障相电压采样值、故障相电流采样值、故障相负序电流采样值和零序电流采样值；

步骤2，保护装置判别

$\frac{u\left(t\right)i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-u(t-\mathrm{\&Delta;t})i_2\left(t\right)}{[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})]i_2\left(t\right)}>0$

是否成立，若成立，则判断输电线路正方向发生单相接地故障；

步骤3，保护装置判别

$\frac{u\left(t\right)i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-u(t-\mathrm{\&Delta;t})i_2\left(t\right)}{[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]i_2(t-\mathrm{\&Delta;t})-[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})]i_2\left(t\right)}<0$

是否成立，若成立，则判断输电线路反方向发生单相接地故障；

其中：i_set1(t)=i(t)+k₁i₀(t)，i_set1(t-Δt)=i(t-Δt)+k₁i₀(t-Δt)，i_set1(t-2Δt)=i(t-2Δt)+k₁i₀(t-2Δt)，i_set2(t)=i(t)+k₂i₀(t)，i_set2(t-Δt)=i(t-Δt)+k₂i₀(t-Δt)，u(t)、u(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相电压采样值，i₂(t)、i₂(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相负序电流采样值，i(t)、i(t-Δt)、i(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的故障相电流采样值，i₀(t)、i₀(t-Δt)、i₀(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的零序电流采样值，Δt为采样间隔时间；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻，l₀、r₀分别为单位长度输电线路零序电感、零序电阻。

Images