CN114050557A - 一种输电线路纵向故障判断方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种输电线路纵向故障判断方法及***，包括：基于第一保护装置和第二保护装置获取相应位置的三相电压值和电流采样值，并通过纵联信息通道实时交换；基于第一保护装置或第二保护装置本侧的三相电压值和电流采样值计算本侧的第一零序电压和第一零序电流，基于其对侧的三相电压值和电流采样值计算对侧的第二零序电压和第二零序电流；依据上述信息判断是否满足输电线路断线故障判断条件，满足并延时确认后控制第一保护装置和第二保护装置断线保护动作并跳开本侧断路器。通过线路两侧保护及纵联通道采集安装处电压和电流采样信息并纵联交换，获得两侧零序电压、零序电流，根据断线时两侧零序电压、零序电流的特征判断线路是否发生断线故障。

Description

一种输电线路纵向故障判断方法及装置

技术领域

本发明涉及输电线路检测技术领域，特别涉及一种输电线路纵向故障判断方法及装置。

背景技术

输电线路发生纵向故障的概率较小，对电力***的危害没有短路故障严重，线路保护原理及定值整定一般主要考虑横向故障，较少考虑发生概率较小的纵向故障。当输电线路发生横向故障时，线路保护不能快速有选择性切除故障，直接造成对供电负荷的影响，并且可能造成继电保护出现失去选择性扩大影响范围等不可预料的动作情况，已有多起110kV线路发生单相断线故障的案例。110kV变电站通常有两回或两回以上的进线，在线路发生纵向故障时，由线路保护快速有选择性的切除故障，由站内备自投完成负荷转移，能够有效防止110kV线路断线对供电负荷的影响，快速切除故障也能减少对其他保护的影响，因此亟需提出能够在发生断线故障后快速识别并切除故障保护方案。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种输电线路纵向故障判断方法及装置，通过利用线路两侧线路保护及纵联通道，采集安装处电压和电流采样值信息并纵联交换，获得两侧零序电压、零序电流，根据断线时两侧零序电压、零序电流的特征判断出线路发生断线故障，动作于跳闸切除故障线路，上述判据简单清晰、实现方便且便于推广。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种输电线路纵向故障判断方法，电力***包括：第一交流***、第一母线、第一断路器、输电线路、第二断路器、第二母线和第二交流***，第一断路器设有第一保护装置，第二断路器设有第二保护装置，包括如下步骤：

基于所述第一保护装置和所述第二保护装置同步获取相应位置的三相电压值和电流采样值，并通过纵联信息通道实时交换；

基于所述第一保护装置或所述第二保护装置本侧的三相电压值和电流采样值计算本侧的第一零序电压和第一零序电流，基于其对侧的三相电压值和电流采样值计算对侧的第二零序电压和第二零序电流；

判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压和所述第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，满足并延时确认后控制所述第一保护装置和所述第二保护装置断线保护动作并跳开本侧断路器。

进一步地，所述判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压和所述第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，包括：

比较所述第一零序电压和所述第二零序电压的幅值，较小者为第三零序电压，对应侧有第三零序电流，较大者为第四零序电压，对应侧有第四零序电流；

依据所述第三零序电压、所述第三零序电流和线路零序阻抗计算得到零序补偿电压；

判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压、所述第二零序电流、所述零序补偿电压和/或所述第四零序电压是否满足所述输电线路断线故障判断条件。

进一步地，所述输电线路断线故障判断条件包括：

所述第一零序电压或所述第二零序电压大于预设电压值；或

所述零序补偿电压和所述第四零序电压构成的零序差压继电器动作；或

所述第一零序电流和所述第二零序电流构成的零序差流继电器不动作；或

所述第一断路器和所述第二断路器均在合位。

进一步地，所述零序差压继电器为：

其中，U_op为所述第一补偿电压，U₄为所述第四零序电压，U_CDset为压差动作门槛，k为制动系数。

进一步地，所述零序补偿电压U_op为：

U_op＝U₃-I₃Z₀

其中，U₃为所述第三零序电压，I₃为所述第三零序电流，Z₀为所述线路零序阻抗。

相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种输电线路纵向故障判断装置，电力***包括：第一交流***、第一母线、第一断路器、输电线路、第二断路器、第二母线和第二交流***，第一断路器设有第一保护装置，第二断路器设有第二保护装置，包括：

获取模块，其用于基于所述第一保护装置和所述第二保护装置同步获取相应位置的三相电压值和电流采样值，并通过纵联信息通道实时交换；

计算模块，其用于基于所述第一保护装置或所述第二保护装置本侧的三相电压值和电流采样值计算本侧的第一零序电压和第一零序电流，基于其对侧的三相电压值和电流采样值计算对侧的第二零序电压和第二零序电流；

判断模块，其用于判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压和所述第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，满足并延时确认后控制所述第一保护装置和所述第二保护装置断线保护动作并跳开本侧断路器。

进一步地，所述判断模块包括：

比较单元，其用于比较所述第一零序电压和所述第二零序电压的幅值，较小者为第三零序电压，对应侧有第三零序电流，较大者为第四零序电压，对应侧有第四零序电流；

计算单元，其用于依据所述第三零序电压、所述第三零序电流和线路零序阻抗计算得到零序补偿电压；

判断单元，其用于判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压、所述第二零序电流、所述零序补偿电压和/或所述第四零序电压是否满足所述输电线路断线故障判断条件。

进一步地，所述输电线路断线故障判断条件包括：

所述第一零序电压或所述第二零序电压大于预设电压值；或

所述零序补偿电压和所述第四零序电压构成的零序差压继电器动作；或

所述第一零序电流和所述第二零序电流构成的零序差流继电器不动作；或

所述第一断路器和所述第二断路器均在合位。

进一步地，所述零序差压继电器为：

其中，U_op为所述第一补偿电压，U₄为所述第四零序电压，U_CDset为压差动作门槛，k为制动系数。

进一步地，所述零序补偿电压U_op为：

U_op＝U₃-I₃Z₀

其中，U₃为所述第三零序电压，I₃为所述第三零序电流，Z₀为所述线路零序阻抗。

本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

通过利用线路两侧线路保护及纵联通道，采集安装处电压和电流采样值信息并纵联交换，获得两侧零序电压、零序电流，根据断线时两侧零序电压、零序电流的特征判断出线路发生断线故障，动作于跳闸切除故障线路，上述判据简单清晰、实现方便且便于推广。

附图说明

图1是本发明实施例提供的输电线路纵向故障判断方法流程图；

图2是本发明实施例提供的电力***结构示意图；

图3是本发明实施例提供的断线保护逻辑图；

图4是本发明实施例提供的输电线路纵向故障判断装置模块框图；

图5是本发明实施例提供的判断模块框图。

附图标记：

1、获取模块，2、计算模块，3、判断模块，31、比较单元，32、计算单元，33、判断单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参照图1、图2和图3，本发明实施例的第一方面提供了一种输电线路纵向故障判断方法，电力***包括：第一交流***、第一母线、第一断路器、输电线路、第二断路器、第二母线和第二交流***，第一断路器设有第一保护装置，第二断路器设有第二保护装置，包括如下步骤：

步骤S100，基于第一保护装置和第二保护装置同步获取相应位置的三相电压值和电流采样值，并通过纵联信息通道实时交换。

步骤S200，基于第一保护装置或第二保护装置本侧的三相电压值和电流采样值计算本侧的第一零序电压和第一零序电流，基于其对侧的三相电压值和电流采样值计算对侧的第二零序电压和第二零序电流。

步骤S300，判断第一零序电压、第一零序电流、第二零序电压和第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，以确定输电线路是否发生故障。

进一步地，步骤S300中，判断第一零序电压、第一零序电流、第二零序电压和第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，包括：

步骤S310，比较第一零序电压和第二零序电压的幅值，较小者为第三零序电压，对应侧有第三零序电流，较大者为第四零序电压，对应侧有第四零序电流。

步骤S320，依据第三零序电压、第三零序电流和线路零序阻抗计算得到零序补偿电压。

步骤S330，判断第一零序电压、第一零序电流、第二零序电压、第二零序电流、零序补偿电压和/或第四零序电压是否满足输电线路断线故障判断条件。

具体的，输电线路断线故障判断条件包括：

1.第一零序电压或第二零序电压大于预设电压值；或

2.零序补偿电压和第四零序电压构成的零序差压继电器动作；或

3.第一零序电流和第二零序电流构成的零序差流继电器不动作；或

4.第一断路器和第二断路器均在合位。

在本发明实施例中，当线路发生断线故障时，首先由两侧保护装置各自安装处的三相电压和电流采样值，并通过纵联信息通道实时交换，两侧保护装置分别根据本侧的三相电压和电流采样值计算本侧的零序电压、零序电流，根据对侧的三相电压和电流采样值计算对侧的零序电压、零序电流。比较本对侧零序电压幅值，取较小侧为零序电压、零序电流，结合线路零序阻抗计算得到补偿电压，补偿电压和较大侧电压进行压差判别，当满足压差定值和制动方程式零序压差继电器动作，同时满足任一侧零序电压>1V、零序差流继电器不动作、两侧断路器均在合位条件时，判断为区内发生纵向故障，断线保护动作，否则断线保护不动作。

具体的，零序差压继电器为：

其中，U_op为第一补偿电压，U₄为第四零序电压，U_CDset为压差动作门槛，k为制动系数。

具体的，零序补偿电压U_op为：

U_op＝U₃-I₃Z₀

其中，U3为第三零序电压，I3为第三零序电流，Z0为线路零序阻抗。

在本发明的实施例中，步骤S330中零序差流继电器,和输电线路零序保护的零序差流继电器采用相同的零差定值、制动方程和制动系数。

在本发明的实施例中，第二保护装置进行相同步骤。故障时满足以上故障判据并经延时确认后判断为区内断线故障，第一保护装置和第二保护装置断线保护动作并跳开本侧断路器。

在本发明的实施例中，延时确认为0-500ms。

相应地，请参照图4，本发明实施例的第二方面提供了一种输电线路纵向故障判断装置，电力***包括：第一交流***、第一母线、第一断路器、输电线路、第二断路器、第二母线和第二交流***，第一断路器设有第一保护装置，第二断路器设有第二保护装置，包括：

获取模块1，其用于基于第一保护装置和第二保护装置同步获取相应位置的三相电压值和电流采样值，并通过纵联信息通道实时交换；

计算模块2，其用于基于第一保护装置或第二保护装置本侧的三相电压值和电流采样值计算本侧的第一零序电压和第一零序电流，基于其对侧的三相电压值和电流采样值计算对侧的第二零序电压和第二零序电流；

判断模块3，其用于判断第一零序电压、第一零序电流、第二零序电压和第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，以确定输电线路是否发生故障。

进一步地，请参照图5，判断模块3包括：

比较单元31，其用于比较第一零序电压和第二零序电压的幅值，较小者为第三零序电压，对应侧有第三零序电流，较大者为第四零序电压，对应侧有第四零序电流；

计算单元32，其用于依据第三零序电压、第三零序电流和线路零序阻抗计算得到零序补偿电压；

判断单元33，其用于判断第一零序电压、第一零序电流、第二零序电压、第二零序电流、零序补偿电压和/或第四零序电压是否满足输电线路断线故障判断条件。

进一步地，输电线路断线故障判断条件包括：

1.第一零序电压或第二零序电压大于预设电压值；或

2.零序补偿电压和第四零序电压构成的零序差压继电器动作；或

3.第一零序电流和第二零序电流构成的零序差流继电器不动作；或

4.第一断路器和第二断路器均在合位。

具体的，零序差压继电器为：

其中，U_op为第一补偿电压，U₄为第四零序电压，U_CDset为压差动作门槛，k为制动系数。

具体的，零序补偿电压U_op为：

U_op＝U₃-I₃Z₀

其中，U₃为第三零序电压，I₃为第三零序电流，Z₀为线路零序阻抗。

本发明实施例旨在保护一种输电线路纵向故障判断方法及***，电力***包括：第一交流***、第一母线、第一断路器、输电线路、第二断路器、第二母线和第二交流***，第一断路器设有第一保护装置，第二断路器设有第二保护装置，包括如下步骤：基于第一保护装置和第二保护装置同步获取相应位置的三相电压值和电流采样值，并通过纵联信息通道实时交换；基于第一保护装置或第二保护装置本侧的三相电压值和电流采样值计算本侧的第一零序电压和第一零序电流，基于其对侧的三相电压值和电流采样值计算对侧的第二零序电压和第二零序电流；判断第一零序电压、第一零序电流、第二零序电压和第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，满足并延时确认后控制第一保护装置和第二保护装置断线保护动作并跳开本侧断路器。上述技术方案具备如下效果：

通过利用线路两侧线路保护及纵联通道，采集安装处电压和电流采样值信息并纵联交换，获得两侧零序电压、零序电流，根据断线时两侧零序电压、零序电流的特征判断出线路发生断线故障，动作于跳闸切除故障线路，上述判据简单清晰、实现方便且便于推广。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种输电线路纵向故障判断方法，其特征在于，电力***包括：第一交流***、第一母线、第一断路器、输电线路、第二断路器、第二母线和第二交流***，第一断路器设有第一保护装置，第二断路器设有第二保护装置，包括如下步骤：

基于所述第一保护装置和所述第二保护装置同步获取相应位置的三相电压值和电流采样值，并通过纵联信息通道实时交换；

基于所述第一保护装置或所述第二保护装置本侧的三相电压值和电流采样值计算本侧的第一零序电压和第一零序电流，基于其对侧的三相电压值和电流采样值计算对侧的第二零序电压和第二零序电流；

判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压和所述第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，满足并延时确认后控制所述第一保护装置和所述第二保护装置断线保护动作并跳开本侧断路器。

2.根据权利要求1所述的输电线路纵向故障判断方法，其特征在于，所述判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压和所述第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，包括：

比较所述第一零序电压和所述第二零序电压的幅值，较小者为第三零序电压，对应侧有第三零序电流，较大者为第四零序电压，对应侧有第四零序电流；

依据所述第三零序电压、所述第三零序电流和线路零序阻抗计算得到零序补偿电压；

判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压、所述第二零序电流、所述零序补偿电压和/或所述第四零序电压是否满足所述输电线路断线故障判断条件。

3.根据权利要求2所述的输电线路纵向故障判断方法，其特征在于，

所述输电线路断线故障判断条件包括：

所述第一零序电压或所述第二零序电压大于预设电压值；或

所述零序补偿电压和所述第四零序电压构成的零序差压继电器动作；或

所述第一零序电流和所述第二零序电流构成的零序差流继电器不动作；或

所述第一断路器和所述第二断路器均在合位。

4.根据权利要求3所述的输电线路纵向故障判断方法，其特征在于，

所述零序差压继电器为：

其中，U_op为所述第一补偿电压，U₄为所述第四零序电压，U_CDset为压差动作门槛，k为制动系数。

5.根据权利要求2所述的输电线路纵向故障判断方法，其特征在于，

所述零序补偿电压U_op为：

U_op＝U₃-I₃Z₀

其中，U₃为所述第三零序电压，I₃为所述第三零序电流，Z₀为所述线路零序阻抗。

6.一种输电线路纵向故障判断装置，其特征在于，电力***包括：第一交流***、第一母线、第一断路器、输电线路、第二断路器、第二母线和第二交流***，第一断路器设有第一保护装置，第二断路器设有第二保护装置，包括：

获取模块，其用于基于所述第一保护装置和所述第二保护装置同步获取相应位置的三相电压值和电流采样值，并通过纵联信息通道实时交换；

计算模块，其用于基于所述第一保护装置或所述第二保护装置本侧的三相电压值和电流采样值计算本侧的第一零序电压和第一零序电流，基于其对侧的三相电压值和电流采样值计算对侧的第二零序电压和第二零序电流；

判断模块，其用于判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压和所述第二零序电流是否满足输电线路断线故障判断条件，满足并延时确认后控制所述第一保护装置和所述第二保护装置断线保护动作并跳开本侧断路器。

7.根据权利要求6所述的输电线路纵向故障判断装置，其特征在于，所述判断模块包括：

比较单元，其用于比较所述第一零序电压和所述第二零序电压的幅值，较小者为第三零序电压，对应侧有第三零序电流，较大者为第四零序电压，对应侧有第四零序电流；

计算单元，其用于依据所述第三零序电压、所述第三零序电流和线路零序阻抗计算得到零序补偿电压；

判断单元，其用于判断所述第一零序电压、所述第一零序电流、所述第二零序电压、所述第二零序电流、所述零序补偿电压和/或所述第四零序电压是否满足所述输电线路断线故障判断条件。

8.根据权利要求7所述的输电线路纵向故障判断装置，其特征在于，

所述输电线路断线故障判断条件包括：

所述第一零序电压或所述第二零序电压大于预设电压值；或

所述零序补偿电压和所述第四零序电压构成的零序差压继电器动作；或

所述第一零序电流和所述第二零序电流构成的零序差流继电器不动作；或

所述第一断路器和所述第二断路器均在合位。

9.根据权利要求8所述的输电线路纵向故障判断装置，其特征在于，

所述零序差压继电器为：

其中，U_op为所述第一补偿电压，U₄为所述第四零序电压，U_CDset为压差动作门槛，k为制动系数。

10.根据权利要求7所述的输电线路纵向故障判断装置，其特征在于，

所述零序补偿电压U_op为：

U_op＝U₃-I₃Z₀

其中，U₃为所述第三零序电压，I₃为所述第三零序电流，Z₀为所述线路零序阻抗。

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