[發明專利]高壓線路振蕩中的故障選相方法與繼電保護裝置

在審

• 申請號: 201510276491.7
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104901290A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 鄒運和
• 申請（專利權）人: 航天科工深圳（集團）有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/08
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護技術領域，涉及一種高壓線路振蕩中的故障選相方法，尤其涉及一種在高壓線路距離保護中在振蕩閉鎖下的故障選相方法。

背景技術

當電力系統發生故障或異常工況時，繼電保護可以在可能實現的最短時間和最小區域內，自動將故障設備從系統中切除，或發出信號通知以消除異常工況根源，從而減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響。

距離保護大多采用先選相后測量的方式，好處在于：兩相短路接地時，選用相間距離繼電器，避免接地過渡電阻所引起的測量誤差和暫態超越；正確選出故障相，有利于選取合適的極化電壓，或者選擇最佳原理的距離測量方法；正確選出故障相，有利于精確計算故障距離；故障選相后只針對故障相進行測量計算，減少不必要的計算量，同時對故障相進行高密度的計算測量，有利于提高保護可靠性和精度。

常用的電壓選相方法是：排除三相故障和兩相故障，再根據U0>0進一步確定為接地故障，就可以根據下列公式(1)確定具體故障相：

在繼電保護中，必須能夠正確區分被保護元件是處于正常運行狀態還是發生了故障。振蕩閉鎖是距離保護需要處理的核心問題之一。當系統發生振蕩時，電壓周期性減小，電流周期性增大，距離元件測量阻抗也周期性變小，加之電流突變量元件，距離保護在這種情況下極易誤動作。

單純的系統振蕩并非故障，多數情況下不需要跳閘系統便能自動停息并進入穩定運行。振蕩閉鎖的意思就是在系統發生振蕩并無故障的情況下，能可靠將距離保護閉鎖，不使其誤動作。

然而，如果振蕩的同時又發生了短路故障，則要求距離保護能夠正確動作來切除故障。

根據前述(1)式，電壓選相元件配合輔助電流判據在無振蕩情況下，能夠正確選相。但在系統振蕩時，該判據將失效。

系統穩定運行情況下選相，可以按照上述式(1)所述的方法進行，但在振蕩情況下這些選相方法往往難以發揮作用，因為三相電壓和電流都在發生著周期性的大小變化，且振蕩周期最短僅0.1s，最長則可達到3s以上，振蕩過程雖然有規律，但電流電壓數據變化復雜，尤其不容易區分故障相和正常相。

實際運行經驗表明，故障選相在距離保護中的作用極其重要，距離保護不能正確動作，很多情況下是由于沒能夠正確選出故障相所致，正確確定故障相是距離保護正確動作的重要條件之一，振蕩時故障選相也不例外。如何在振蕩過程中正確完成故障選相，一直是困擾距離保護設計者的一個難題。正是由于振蕩中故障識別的復雜性，難以保證距離保護在振蕩過程中可靠正確地動作，很多距離保護裝置只采取了短時開放一、二段160ms和第三段延時1.5s以上的簡單處理方法，回避了振蕩中故障選相和故障識別的問題。

發明內容

基于此，有必要針對電力系統在振蕩時發生故障的問題，提供一種振蕩中故障相識別的方法。

一種高壓線路振蕩中的故障選相方法，包括：

根據預定的時間間隔計算各相電壓向量變化率；

建立電壓向量變化率與故障相之間的對應關系；

根據所計算的電壓向量變化率，通過所述對應關系，確定故障相。

一種繼電保護裝置，包括：

計算模塊，用于接收各相的電壓向量，并計算各相電壓向量每隔預定時間間隔的變化率；

關系庫，用于存儲預定的電壓向量變化率與故障相之間的對應關系；

查找模塊，與所述計算模塊及關系庫相連，用于根據計算模塊所計算的各相的電壓向量變化率而在關系庫中查找對應的故障相的確定關系；

輸出模塊，與所述查找模塊相連，用于將所述查找模塊所查找得到的故障相指示輸出。

本發明的故障選相方法及繼電保護裝置利用振蕩中的電壓變化率來進行故障相的確定，針對出口短路故障，故障相電壓幾乎跌落為零，可以很快選出故障相，并且只有很小的延時出口。

附圖說明

圖1為一種電壓向量的變化及向量差；

圖2為本發明一種實施方式的故障選相方法所工作的高壓線路中各相的波形圖；

圖3為根據本發明的一種實施方式中，在圖2中F點(故障起始點)之后連續10個周波中各相電壓的變化；

圖4為本發明一種可選的實施方式中，依據各相電壓變化率的比較，選擇和確定故障相的條件；

圖5所示為本發明一種實施方式的振蕩中的故障選相方法的流程；

圖6為本發明一種實施方式的繼電保護裝置的結構圖。

具體實施方式