[發明專利]一種基于正序極化電壓相位比較的故障方向判定方法

有效

• 申請號: 201410326289.6
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104076248B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 叢偉;田崇穩;王慧;史方芳;房凡秀;鮑樂;馬龍;王瑞
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及電力系統繼電保護領域，尤其涉及一種基于正序極化電壓相位比較的智能配電網故障方向判定方法。

背景技術

近年來，大量類型各異、容量不等的分布式電源接入配電網，接入水平的提高使得故障時分布式電源輸出的短路電流足以引起保護的動作，僅依賴定值配合保證過流保護選擇性的方案不能滿足新情況的要求。在原有保護基礎上配置故障方向元件，根據故障方向判斷結果決定保護閉鎖還是開放是解決該問題的有效途徑。方向元件準確、可靠的判斷出故障來源對隔離故障、維護電力系統正常運行有著重要意義。

正序分量存在于各種類型的故障中，具有獲取方便，穩定可靠等優點，且故障前后正序電壓相位基本保持不變，正序分量保護原理的應用非常廣泛，受到人們的普遍重視。利用極化電壓判斷故障方向不存在電壓死區，耐受過渡電阻能力強，工作特性穩定，被廣泛應用在輸電系統判斷故障方向。傳統極化電壓方向元件整定阻抗通常根據輸電距離的長短進行整定，配電網存在輸電距離短，分支較多，負荷類型復雜等特點，且對于含有分布式電源的智能配電網系統運行方式變化大，分布式電源差異明顯，負荷類型復雜，按照傳統方案整定方向元件難以達到在各種情況下都能正確判斷故障方向的目的。

專利200410102438.7公開了一種正負序故障分量方向判別方法，該方法通過故障分量得到一類計算阻抗，根據計算阻抗在阻抗平面中的位置與電抗線(0.4線路阻抗處做線路阻抗的垂線而得到)的位置關系，判斷故障方向，根據故障類型啟動相應的保護。該發明盡管提高了反向元件的動作可靠性，但是僅能應用在運行方式穩定，輸電距離較長的輸電系統中，在配電網中判斷故障方向存在較大的局限性，且很難應用于故障全過程。

專利201210310873.3公開了一種輸電線路維護技術領域中的一種輸電線路故障方向計算方法。該方法通過比較故障電流分量與負荷電流分量之間的相位差，判斷故障方向。該方向元件僅能應用在功率單向流動的輸電線路，對于含有分布式電源的配電線路，由于分布式電源出力不固定，潮流分布會經常發生變化，導致該方向元件無法正確判斷故障方向。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題,提出了一種基于正序極化電壓相位比較的故障方向判定方法，該方法通過比較定義工作電壓與母線正序電壓相位差判斷故障方向，整定阻抗幅值等于負荷阻抗的幅值，相位取輸電線路阻抗角，既可以保證方向元件的可靠性，又可以在故障全過程中靈敏的判斷故障方向，具有方向性明確、不存在電壓死區、受過渡電阻的影響小、判據靈敏度高等優點，對系統運行方式變化大、包含各種分布式電源與補償裝置、及負荷類型復雜的智能配電網有較強的適應性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于正序極化電壓相位比較的故障方向判定方法，包括以下步驟：

(1)分別獲取智能配電網故障發生后方向元件安裝處的測量電壓U_m、流過保護安裝處的測量電流I_m以及保護安裝處母線正序電壓U_m1；

(2)設定一個工作電壓U_op，另U_op＝U_m-I_m·Z_set，其中，Z_set為整定阻抗，U_m為故障發生后方向元件安裝處的測量電壓，I_m為流過保護安裝處的測量電流；

(3)當滿足關系式時，判定被保護線路上發生的是正向故障；當滿足關系式時，判定被保護線路上發生的是反向故障。

所述步驟(2)中整定阻抗Z_set的幅值由U_m(0)和I_m(0)的比值決定，整定阻抗Z_set的相角等于智能配電網輸電線路的阻抗角，U_m(0)、I_m(0)分別為系統正常運行時保護安裝處的測量電壓和測量電流。

所述整定阻抗Z_set的幅值的確定方法具體為：