[發明專利]基于電壓相位比較的單相接地距離保護系統及其方法

有效

• 申請號: 201510097931.2
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104682361B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 馬靜;馬偉;孫偉楠;王桐
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護技術領域，尤其涉及一種基于電壓相位比較的單相接地距離保護系統及其方法。

背景技術

單相接地作為電力系統中最常見的故障，除人為構造的金屬性短路故障外，故障時短路點均存在過渡電阻，而過渡電阻的存在易引起距離保護超越或拒動，給電力系統的安全運行帶來嚴峻挑戰。

目前，針對距離保護抗過渡電阻能力的研究主要分為三類：1)自適應整定保護定值，增強保護抗過渡電阻能力，通過建立計算線路故障阻抗的電抗分量和電阻分量的自適應數學模型，以反映線路的故障阻抗。2)補償過渡電阻引起的故障附加阻抗，使測量阻抗更準確的反映故障位置，利用保護安裝處有功功率計算過渡電阻，通過補償附加測量阻抗使測量阻抗較準確地反映實際故障位置。3)利用過渡電阻自身故障特征判別區內與區外故障，通過計算線路內部單相接地故障時過渡電阻消耗的有功功率識別故障。

上述方案能夠較好地解決過渡電阻問題，但在方案構建的過程中，均未利用電壓相位信息改善距離保護的抗過渡電阻能力。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于電壓相位比較的單相接地距離保護系統及其方法，用于解決過渡電阻引起的距離保護超越或拒動的問題。

一種基于電壓相位比較的單相接地距離保護系統，包括順序相連的數據讀入模塊、保護計算模塊和保護動作模塊；

所述數據讀入模塊用于采集距離保護安裝處的電壓、電流、測量負序電流和距離保護整定值，并將采集的數據發送至保護計算模塊；

所述保護計算模塊用于根據距離保護安裝處的電壓、電流、測量負序電流和距離保護整定值來計算距離保護安裝處的電壓與故障點的電壓之間的相角差以及距離保護安裝處的電壓與補償電壓之間的相角差，并將計算結果發送至保護動作模塊；

所述保護動作模塊用于判斷是否滿足保護判據啟動條件，并在滿足保護判據啟動條件時，根據距離保護安裝處的電壓與故障點的電壓之間的相角差和距離保護安裝處的電壓與補償電壓之間的相角差，來確定是否發送跳閘信號。

一種基于電壓相位比較的單相接地距離保護方法，包括：

步驟1：采集數據，包括距離保護安裝處的電壓、電流、測量負序電流和距離保護整定值；

步驟2：計算距離保護安裝處的電壓與故障點的電壓之間的相角差、距離保護安裝處的電壓與補償電壓之間的相角差；

步驟3：判斷系統是否滿足保護判據啟動條件，并在滿足保護判據啟動條件時，根據距離保護安裝處的電壓與故障點的電壓之間的相角差以及距離保護安裝處的電壓與補償電壓之間的相角差，來確定是否發送跳閘信號。

所述距離保護安裝處的電壓與故障點的電壓之間的相角差的計算公式為：

其中，為距離保護安裝處的電壓與距離保護安裝處的電流之間的相角差；

為距離保護安裝處的電流與故障點的電壓之間的相角差，且

為距離保護安裝處的電流；

為距離保護安裝處的測量負序電流。

所述距離保護安裝處的電壓與補償電壓之間的相角差計算公式為：

其中，為距離保護安裝處的電壓，為距離保護安裝處的電流，Z_set為距離保護整定值。

所述保護判據啟動條件為max{Δi_mA,Δi_mB,Δi_mC}≥0.1I_e；

其中，Δi_mA,Δi_mB,Δi_mC分別表示A、B和C相的電流突變量；I_e為額定電流。

所述系統在滿足保護判據啟動條件時，來確定是否發送跳閘信號的判斷依據具體為：

如果距離保護安裝處的電壓與故障點的電壓之間的相角差大于等于距離保護安裝處的電壓與補償電壓之間的相角差，則判斷保護范圍內發生了短路，發送跳閘信號。

本發明的有益效果在于，本發明提出的系統及方法具有良好的抗過渡電阻能力，能夠有效解決過渡電阻引起的距離保護超越或拒動問題；同時，保護動作時間和定值誤差滿足接地距離保護技術要求，計算量小，具有較高的實際工程價值。

附圖說明

圖1是本發明提供的基于電壓相位比較的單相接地距離保護系統結構圖；

圖2是雙端電源系統圖；

圖3是單相接地故障時電壓相量圖；

圖4是單相接地故障時復合序網；

圖5a-5c是距M端180km處經不同過渡電阻發生A相接地故障時仿真結果圖(δ＝20°)；