CN103872666B - 一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，所述方法包括以下步骤：确定保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压确定所述保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压的运动轨迹；通过比较所述保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压的运动轨迹的相位判断是否故障。该方法可以提高现有输电线路距离保护在过负荷时的动作性能，对电网的安全稳定运行及限制事故范围扩大具有极为重要的意义。

Description

一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法
技术领域：
本发明涉及一种故障识别方法，更具体涉及一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法。
背景技术：
在超高压输电线路中，其输送容量的增加及线路故障后负荷的转移会造成输电线路过负荷，而输电线路过负荷会影响距离保护(尤其是距离保护III段)的动作性能，当负荷阻抗小于距离保护的整定阻抗时，距离保护将误动作，导致事故范围扩大，严重时会造成大面积的停电事故。
针对过负荷下距离保护可能误动作的问题，目前采取的措施主要是在阻抗平面上整定负荷限制线来躲过负荷，而这种方法会牺牲距离保护的灵敏度，随着负荷不断增大，距离保护的动作区会大幅减小，对于单相接地故障，由于过渡电阻变化范围较大，当过渡电阻较大时，由于负荷限制线的影响，距离保护拒动作，距离保护的耐受过渡电阻能力被大幅削弱。
另外，负荷限制线需要依靠人工整定；在过负荷情况下，若整定不合理，将造成误整定事故。
综上所述，由于阻抗平面上通过整定负荷限制线躲过负荷存在局限性，而无法彻底解决距离保护在过负荷时误动作问题。
目前需要在新的分析平面上分析故障与负荷的特征(尤其是单相接地故障与负荷的特征)，提出新的负荷与单相接地故障识别方法，消除过负荷对距离保护的影响，这对于电网的安全稳定运行及限制事故范围扩大具有极为重要的意义。
发明内容：
本发明的目的是提供一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，该方法提高现有输电线路距离保护在过负荷时的动作性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，所述方法包括以下步骤：
(1)确定保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压
(2)确定所述保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压的运动轨迹；
(3)通过比较所述保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压的运动轨迹的相位判断是否故障。
本发明提供的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，所述步骤(1)中的保护安装处相补偿电压为：
其中为保护安装处的相电压，为保护安装处的相电流，ρ介于0～∞之间，Zset为整定阻抗，的取值为A，B，C。
本发明提供的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，所述步骤(1)中的保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压为：
其中，为保护安装处的以相为基准的正序电压，为保护安装处以相为基准的正序电流。
本发明提供的另一优选的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，所述步骤(3)中的电压平面上的单相接地故障为：运动轨迹的相位滞后于运动轨迹的相位。
本发明提供的再一优选的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，所述步骤(3)中的电压平面上的负荷判断为：运动轨迹与运动轨迹重合。
本发明提供的又一优选的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，若运动轨迹的相位滞后于运动轨迹的相位，所述单相接地故障判断标准为：
其中，p1、p2为保护判据门槛值。
本发明提供的又一优选的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，所述p1、p2为：
当时，p1＝120°，γ取值与相别有关；
当时，p1＝90°，p2＝270°；
当时，p1＝120°，p2＝270°；
当时，p1＝90°，p2＝240°；
其中，为功率因数角，Q1为保护安装处无功功率，P1为保护安装处平均功率。
本发明提供的又一优选的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，所述γ取值为：
故障相：
超前相：
滞后相：
其中，超前相、滞后相针对故障相而言；m为不对称度，pu为对U1cos(arctg)以额定电压作基准求标幺值，U1为保护安装处母线电压。
和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明方法提高现有输电线路距离保护在过负荷时的动作性能；
2、本发明方法可以在过负荷时，距离保护不动作，线路区内故障时，距离保护可靠动作，快速切除故障线路，同时提高接地距离保护的耐过渡电阻能力；
3、本发明中无需进行人工整定，避免了误整定；
4、本发明对电网的安全稳定运行及限制事故范围扩大具有极为重要的意义。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明中正常情况下网络等值示意图；
图3为本发明中电压平面上，负荷对应的与的相位关系示意图；
图4为本发明中单相接地故障时的复合序网示意图；
图5为本发明中单相接地故障时的等值***示意图；
图6为本发明中电压平面上，单相接地故障对应的与的相位关系示意图；
图7为本发明中电压平面上，负荷与单相接地故障识别判据动作区示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1-7所示，本例的发明基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，所述方法包括以下步骤：
(1)确定保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压
(2)确定所述保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压的运动轨迹；
(3)通过比较所述保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压的运动轨迹的相位判断是否故障。
所述步骤(1)中的保护安装处相补偿电压为：其中为保护安装处的相电压，为保护安装处的相电流，ρ介于0～∞之间，Zset为整定阻抗，的取值为A，B，C。
所述步骤(1)中的保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压为：其中，为保护安装处的以相为基准的正序电压，为保护安装处以相为基准的正序电流。
所述步骤(3)中的电压平面上的单相接地故障为：所述运动轨迹的相位滞后于故障前保护安装处的相电压运动轨迹的相位或运动轨迹的相位滞后于运动轨迹的相；
所述步骤(3)中的电压平面上的负荷判断为：运动轨迹与运动轨迹重合。
若运动轨迹的相位滞后于运动轨迹的相位，所述单相接地故障判断标准为：
其中p1、p2为保护判据门槛值。
采集保护安装处的三相电流和三相电压，通过滤波、傅里叶变化措施进行处理，计算：及计算
利用式(1)进行判断，
当时，p1＝120°，γ取值与相别有关。超前相、滞后相针对故障相而言。
故障相：
超前相：
滞后相：
当时，p1＝90°，p2＝270°；
当时，p1＝120°，p2＝270°；
当时，p1＝90°，p2＝240°；
其中，为功率因数角，Q1为保护安装处无功功率，P1为保护安装处平均功率，m为不对称度，pu为对U1cos(arctg)以额定电压作基准求标幺值，U1为保护安装处母线电压。
若判断为单相接地故障，若不满足，判断为负荷。
以上所有定值由保护装置内部实现，无需人工整定
最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)确定保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压
(2)确定所述保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压的运动轨迹；
(3)通过比较所述保护安装处相补偿电压保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压的运动轨迹的相位判断是否故障；
所述步骤(1)中的保护安装处相补偿电压为：
其中为保护安装处的相电压，为保护安装处的相电流，ρ介于0～∞之间，Zset为整定阻抗，的取值为A，B，C；
所述步骤(1)中的保护安装处以φ相为基准的正序补偿电压为：
其中，为保护安装处的以φ相为基准的正序电压，为保护安装处以相为基准的正序电流；
所述步骤(3)中的电压平面上的单相接地故障为：运动轨迹的相位滞后于运动轨迹的相位；
若运动轨迹的相位滞后于运动轨迹的相位，所述单相接地故障判断标准为：
其中，p1、p2为保护判据门槛值。
2.如权利要求1所述的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，其特征在于：所述步骤(3)中的电压平面上的负荷判断为：运动轨迹与运动轨迹重合。
3.如权利要求1所述的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，其特征在于：所述p1、p2为：
当时，p1＝120°，γ取值与相别有关；
当时，p1＝90°，p2＝270°；
当时，p1＝120°，p2＝270°；
当时，p1＝90°，p2＝240°；
其中，为功率因数角，Q1为保护安装处无功功率，P1为保护安装处平均功率。
4.如权利要求3所述的一种基于电压平面的负荷与单相接地故障识别方法，其特征在于：所述γ取值为：
故障相：
超前相：
滞后相：
其中，超前相、滞后相针对故障相而言；m为不对称度，pu为对U1cos以额定电压作基准求标幺值，U1为保护安装处母线电压。
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