[發(fā)明專利]一種短路故障自適應(yīng)判別的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110298891.X
• 申請(qǐng)日: 2011-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN102385021A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白楊;任祖怡;夏尚學(xué);劉偉;何強(qiáng);徐柯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/02
• 分類號(hào): G01R31/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及電力系統(tǒng)頻率電壓緊急控制裝置中短路故障自適應(yīng)判別的方法，該方法能夠更靈敏地判斷電力系統(tǒng)中發(fā)生的短路故障，避免因短路故障引起頻率電壓緊急控制裝置的誤動(dòng)作，并能更好地適用于各個(gè)電壓等級(jí)電網(wǎng)的各種類型短路故障。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)是分布地域廣、包含元件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的大系統(tǒng)，系統(tǒng)中某處某個(gè)元件發(fā)生擾動(dòng)就可能迅速波及到全系統(tǒng)。近年來全球出現(xiàn)多次大范圍停電事故，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活影響極大。因此，保持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的問題已受到各有關(guān)方面的高度重視。裝設(shè)頻率電壓緊急控制裝置是提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性、防范電網(wǎng)穩(wěn)定事故、防止發(fā)生大面積停電事故的有效措施之一。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，其地位越顯重要。

電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)必須保持整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)有功功率與無功功率的平衡，若在運(yùn)行時(shí)發(fā)生了一些異常情況導(dǎo)致有功功率或無功功率出現(xiàn)不平衡，并導(dǎo)致電力系統(tǒng)的頻率或電壓異常波動(dòng)且超過允許范圍，必須采取及時(shí)有效的控制措施，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)無功不足導(dǎo)致局部地區(qū)電壓下降時(shí)，切除部分電力負(fù)荷是恢復(fù)無功平衡的有效措施；但電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障也可能導(dǎo)致局部地區(qū)電壓下降，此時(shí)頻率電壓緊急控制裝置應(yīng)當(dāng)立即閉鎖出口，不再動(dòng)作，等短路故障切除后再根據(jù)系統(tǒng)無功平衡情況采取相應(yīng)控制措施。頻率電壓緊急控制裝置必須能正確區(qū)分電力系統(tǒng)電壓降低的真正原因。

傳統(tǒng)的低壓減負(fù)荷裝置無法快速區(qū)別由于系統(tǒng)無功不足導(dǎo)致的低電壓和短路故障造成的低電壓，只能通過增加低壓減負(fù)荷的動(dòng)作延時(shí)以躲過短路故障，若該延時(shí)設(shè)置較短，可能躲不過短路故障，若該延時(shí)設(shè)置較長，則還沒有等到低壓減負(fù)荷裝置動(dòng)作，電網(wǎng)的電壓已經(jīng)崩潰。

電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障且保護(hù)動(dòng)作切除故障元件后，頻率電壓緊急控制裝置安裝處的電壓迅速回升，如果恢復(fù)不到正常的數(shù)值，但大于故障切除后電壓恢復(fù)門檻值，則頻率電壓緊急控制裝置立即解除閉鎖，允許裝置快速切除相應(yīng)數(shù)量的負(fù)荷，使電壓恢復(fù)。對(duì)弱聯(lián)系末端電網(wǎng)，故障后電壓恢復(fù)的電壓值可能比較低，導(dǎo)致常規(guī)判據(jù)可能無法解除閉鎖。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：為解決頻率電壓緊急控制裝置中短路故障快速判別問題，以及弱聯(lián)系電網(wǎng)中短路故障切除后電壓恢復(fù)值可能比較低的問題，提出一種基于相電壓及其變化率原理的短路故障自適應(yīng)判別方法；尤其是電力系統(tǒng)頻率電壓緊急控制裝置中短路故障自適應(yīng)判別的新方法，該方法能夠更靈敏地判斷電力系統(tǒng)中發(fā)生的短路故障，避免因短路故障引起頻率電壓緊急控制裝置的誤動(dòng)作，并能更好地適用于各個(gè)電壓等級(jí)電網(wǎng)的各種類型短路故障。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

電力系統(tǒng)短路故障自適應(yīng)判別的方法，采用相電壓及其變化率判斷短路故障；該判據(jù)由三個(gè)條件組成：

條件一：三相電壓中任一相電壓突然降低；?

條件二：相電壓降低的變化率大于變化率門檻值（一般整定為100~130%Un/s）；

條件三：任一相電壓低于判短路故障電壓門檻值(一般整定為70～80%Un)。

判斷短路故障切除后解除閉鎖的方法，該判據(jù)由四個(gè)條件組成：

條件一：裝置已經(jīng)判斷出系統(tǒng)發(fā)生短路故障且持續(xù)時(shí)間未超過“躲過故障切除時(shí)間”；?

條件二：三相電壓中任一相電壓突然升高；?

條件三：相電壓升高的變化率大于變化率門檻值（一般整定為100~130%Un/s）；

條件四：三相電壓均高于判短路故障恢復(fù)電壓門檻值(一般整定為60～80%Un)。

其中，Un表是系統(tǒng)額定電壓。

分別設(shè)置了判短路故障的“短路故障電壓門檻值”與判故障切除的“短路故障恢復(fù)電壓門檻值”兩個(gè)門檻定值，兩者相互獨(dú)立，以適應(yīng)各種不同類型的電網(wǎng)，包括弱聯(lián)系電網(wǎng)的各種短路故障。

電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障與短路故障切除后電壓恢復(fù)過程中電壓變化示意圖如圖1所示，故障發(fā)生的一瞬間，電壓快速跌落到“短路故障電壓門檻值”（上面一根虛線）以下，短路故障持續(xù)一段時(shí)間（一般是幾十毫秒到1~2秒，這取決于繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間加上開關(guān)的跳閘時(shí)間總和）后，短路故障被切除，電壓快速恢復(fù)，一般情況下，能恢復(fù)到“故障恢復(fù)電壓門檻值”（下面一根虛線）以上。

圖１中，Du/dt1表示故障瞬間電壓下降時(shí)的變化率，Du/dt1表示故障切除瞬間電壓恢復(fù)時(shí)的變化率。“躲過故障切除時(shí)間”為一時(shí)間定值，一般按照大于后備保動(dòng)作最長時(shí)間的原則整定，舉例：若后備保護(hù)最長時(shí)間為4秒，則Tfc可以設(shè)為4.5～5秒。