專利名稱：電力系統(tǒng)高壓輸電線路發(fā)展性故障判別元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方法，具體地說(shuō)，是一種用于電力系統(tǒng)高壓輸電線路，判斷系統(tǒng)是否發(fā)生了發(fā)展性故障的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)展性故障是指從單相接地故障發(fā)展到包括該相在內(nèi)的相間短路接地故障，在非全相運(yùn)行期間，線路又發(fā)生其它故障時(shí)也認(rèn)為是發(fā)生了發(fā)展性故障。目前保護(hù)針對(duì)發(fā)展性故障的對(duì)策是，在保護(hù)確認(rèn)為單相接地故障后，如果發(fā)現(xiàn)兩健全相的相電流差突變量元件動(dòng)作，立即進(jìn)行阻抗把關(guān)，即計(jì)算兩健全相在內(nèi)的三種阻抗，設(shè)故障相為A相，則計(jì)算ZB、ZC和ZBC，任一種阻抗值在距離保護(hù)II段范圍內(nèi)，即確認(rèn)為故障已發(fā)展為相間，保護(hù)進(jìn)行三相跳閘。對(duì)識(shí)別不了的發(fā)展性故障，保護(hù)延時(shí)動(dòng)作。
輸電線路發(fā)生故障后，如果發(fā)生了發(fā)展性故障，選相元件會(huì)誤選相，線路故障環(huán)也發(fā)生了改變，保護(hù)將發(fā)生誤動(dòng)作，因此要求保護(hù)能實(shí)時(shí)判斷系統(tǒng)是否發(fā)生發(fā)展性故障。以前所用發(fā)展性故障判別元件，在電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，測(cè)量到健全相的阻抗受振蕩的影響非常大，影響了線路發(fā)生發(fā)展性故障時(shí)的保護(hù)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電力系統(tǒng)高壓輸電線路發(fā)展性故障判別元件，找到一種不受輸電線路振蕩影響的反應(yīng)穩(wěn)態(tài)量的發(fā)展性故障判別方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下發(fā)生單相接地后，如果零序電量與負(fù)序電量之比的角度變化超過(guò)門(mén)檻值，或者故障后期線路上得到的零序電量與負(fù)序電量之比的大小與故障初期得到的比值大小之比不在門(mén)檻范圍之內(nèi)，就判斷為系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了發(fā)展性故障。
具體技術(shù)方案如下a相位關(guān)系發(fā)展性故障的判據(jù)一發(fā)生單相接地以后，如果零序電量與負(fù)序電量之比值的角度變化超過(guò)30度，就認(rèn)為發(fā)生了發(fā)展性故障。
b幅值關(guān)系發(fā)展性故障的判據(jù)二線路發(fā)生單相接地，如果故障后期線路上得到的零序電量與負(fù)序電量的比值與故障發(fā)生初期、確認(rèn)為單相接地時(shí)得到的比值之比不在(0.8，1.25)范圍之內(nèi)，表明線路發(fā)生了發(fā)展性故障。
當(dāng)線路非全相運(yùn)行時(shí)，如果再發(fā)生故障，同樣可以用上面的判據(jù)來(lái)判別，上面兩個(gè)判據(jù)只要滿足其中任意一個(gè)，就表明線路發(fā)生了發(fā)展性故障。
以下是本發(fā)明的效果以電流量為例，下面給出了該發(fā)展性故障判別元件的部分仿真結(jié)果300km、500kV的超高壓輸電線路作為模型進(jìn)行數(shù)字仿真。系統(tǒng)模型如附圖3所示，其模型參數(shù)如下母線M端背后的系統(tǒng)參數(shù)Zm1＝j(luò)45.149Ω；Zm0＝j(luò)23.321Ω母線N端背后的系統(tǒng)參數(shù)Zn1＝j(luò)96.262Ω；Zn0＝j(luò)47.48Ω線路采用集中耦合參數(shù)，其參數(shù)為z1＝0.0270+j0.3032Ω；z0＝0.1957+j0.6945Ω仿真結(jié)果1兩端電源等效電勢(shì)相角差為60度，從A相經(jīng)過(guò)50歐姆過(guò)渡電阻接地發(fā)展到AB兩相經(jīng)過(guò)50歐姆過(guò)渡電阻接地時(shí)，判別元件對(duì)應(yīng)的幅值和相位判別量分別如附圖4；從A相經(jīng)過(guò)50歐姆過(guò)渡電阻接地發(fā)展到CA兩相經(jīng)過(guò)50歐姆過(guò)渡電阻接地時(shí)，判別元件對(duì)應(yīng)的幅值和相位判別量分別如附圖5。橫坐標(biāo)是300公里線路上不同的故障點(diǎn)位置。
由圖4和圖5可見(jiàn)，對(duì)該系統(tǒng)而言，幅值關(guān)系和相位關(guān)系都能判斷為發(fā)生了發(fā)展性故障。
仿真結(jié)果2電勢(shì)相位差仍舊是60度，BC兩相運(yùn)行期間發(fā)生各種故障，保護(hù)安裝處零序和負(fù)序電流對(duì)應(yīng)的幅值和相位判別量見(jiàn)表格1，對(duì)接地故障接地電阻為200歐姆，相間短路過(guò)渡電阻為50歐姆。
表格1 BC兩相運(yùn)行期間發(fā)生故障時(shí)的判別量 從表格中可以看出，幅值變化量對(duì)BC和BCG能準(zhǔn)確判斷出發(fā)展性故障，而相位變化量判別對(duì)各種都能準(zhǔn)確判出發(fā)生了發(fā)展性故障，因此該發(fā)展性故障判別元件在非全相運(yùn)行期間也能準(zhǔn)確工作。
總之，申請(qǐng)的發(fā)展性故障判別元件，在全相運(yùn)行，由某相接地故障發(fā)展到包括該相的相間短路接地時(shí)，能夠準(zhǔn)確判斷出已經(jīng)發(fā)生了發(fā)展性故障，不受系統(tǒng)振蕩的影響；在非全相運(yùn)行期間，健全相(或者相間)發(fā)生故障時(shí)，也能準(zhǔn)確判斷出來(lái)。


以下圖示和流程圖中，均以電流量為例。
圖1單相接地復(fù)合序網(wǎng)圖；圖2發(fā)展性故障判別流程圖；圖3仿真系統(tǒng)模型圖；圖4從AG發(fā)展到ABG時(shí)判別元件仿真結(jié)果；
圖5從AG發(fā)展到CAG時(shí)判別元件仿真結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明a相位關(guān)系根據(jù)接地故障時(shí)的復(fù)合序網(wǎng)圖可知，在不計(jì)過(guò)渡電阻的情況下，零序和負(fù)序電量相對(duì)相位關(guān)系(以電流為例)如下表(1)表(1)相對(duì)相位和故障類型之間的關(guān)系 根據(jù)上面給的表格可以看出，從某相接地發(fā)展到包括該相在內(nèi)的相間短路接地故障， 的變化為±120度，例如從AG發(fā)展到ABG或者CAG， 的角度變化大小為120度。
考慮到過(guò)渡電阻和零、負(fù)序分支系數(shù)對(duì)相位差的影響，給予一定的裕度后，給出發(fā)展性故障的判據(jù)一發(fā)生單相接地以后，如果零序電量與負(fù)序電量之比值的角度變化超過(guò)30度，就認(rèn)為發(fā)生了發(fā)展性故障。
b幅值關(guān)系設(shè)z0和z2分別為從故障點(diǎn)看進(jìn)去的系統(tǒng)等效零序和負(fù)序阻抗，Rf為兩相短路接地時(shí)的過(guò)渡電阻， 和 分別為故障點(diǎn)對(duì)地的負(fù)序和零序電流。
根據(jù)附圖1的單相接地復(fù)合序網(wǎng)圖可以得到，發(fā)生單相接地時(shí)，不管有沒(méi)有過(guò)渡電阻，故障點(diǎn)對(duì)地序電流有如下的幅值關(guān)系If2＝If0，對(duì)保護(hù)安裝處的序電流幅值關(guān)系為I0I2=|C0If0C2If2|=|C0C2|.]]>如果發(fā)生兩相短路接地，I0I2=|C0(Z0+3Rf)C2Z2|.]]>發(fā)生發(fā)展性故障后的I0/I2與發(fā)生發(fā)展性故障前的I0/I2之比|(Z0+3Rf)/Z2|。
如果線路發(fā)生單相接地后沒(méi)有發(fā)生發(fā)展性故障，由于單相接地時(shí)I0/I2的大小與過(guò)渡電阻沒(méi)有關(guān)系，因此I0/I2維持在一個(gè)常數(shù)，而發(fā)生發(fā)展性故障后I0/I2的大小可能發(fā)生變化；對(duì)于給定的系統(tǒng)，序分量電壓與序分量電流有固定的比例關(guān)系，因此零序電壓與負(fù)序電壓的比值也滿足上述關(guān)系。
由此我們給出發(fā)展性故障的判據(jù)二線路發(fā)生單相接地，如果故障后期線路上得到的零序電量與負(fù)序電量的比值與故障發(fā)生初期、確認(rèn)為單相接地時(shí)得到的比值之比不在(0.8，1.25)范圍之內(nèi)，表明線路發(fā)生了發(fā)展性故障。
當(dāng)線路非全相運(yùn)行時(shí)，如果再發(fā)生故障，同樣可以用上面的判據(jù)來(lái)判別，上面兩個(gè)判據(jù)只要滿足其中任意一個(gè)，就表明線路發(fā)生了發(fā)展性故障。
發(fā)展性故障判別流程參見(jiàn)附圖2，圖中以序電流為例， 和 為保護(hù)安裝處測(cè)量到的正序、負(fù)序和零序電流，Ie為線路中的額定，a是確認(rèn)為單相接地零序和負(fù)序電流幅值之比，b是確認(rèn)為單相接地零序和負(fù)序電流之間的相位差。
權(quán)利要求
1.一種電力系統(tǒng)高壓輸電線路發(fā)展性故障判別元件，其特征為發(fā)生單相接地后，如果零序電量與負(fù)序電量之比的角度變化超過(guò)門(mén)檻值，或者故障后期線路上得到的零序電量與負(fù)序電量之比的大小與故障初期得到的比值大小之比不在門(mén)檻范圍之內(nèi)，就判斷為系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了發(fā)展性故障。
2.如權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)高壓輸電線路發(fā)展性故障判別元件，其特征為a相位關(guān)系發(fā)展性故障的判據(jù)一發(fā)生單相接地以后，如果零序電量與負(fù)序電量之比值的角度變化超過(guò)30度，就認(rèn)為發(fā)生了發(fā)展性故障。b幅值關(guān)系發(fā)展性故障的判據(jù)二線路發(fā)生單相接地，如果故障后期線路上得到的零序電量與負(fù)序電量的比值與故障發(fā)生初期、確認(rèn)為單相接地時(shí)得到的比值之比不在(0.8，1.25)范圍之內(nèi)，表明線路發(fā)生了發(fā)展性故障。當(dāng)線路非全相運(yùn)行時(shí)，如果再發(fā)生故障，同樣可以用上面的判據(jù)來(lái)判別，上面兩個(gè)判據(jù)只要滿足其中任意一個(gè)，就表明線路發(fā)生了發(fā)展性故障。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)展性故障判別元件，與目前所用的判別元件相比，其能更加準(zhǔn)確有效地判斷出系統(tǒng)是否發(fā)生了發(fā)展性故障，并且不受電力系統(tǒng)振蕩的影響。其特征為發(fā)生單相接地后，如果零序電量與負(fù)序電量之比的角度變化超過(guò)門(mén)檻值，或者故障后期線路上得到的零序電量與負(fù)序電量之比的大小與故障初期得到的比值大小之比不在門(mén)檻范圍之內(nèi)，就判斷為系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了發(fā)展性故障。該判別元件在系統(tǒng)非全相運(yùn)行期間發(fā)生故障，也能準(zhǔn)確判斷出來(lái)。
文檔編號(hào)H02H3/00GK1658463SQ20041002360
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者索南加樂(lè), 劉世明, 楊立璠, 杜肖功, 許慶強(qiáng), 毛鵬 申請(qǐng)人:煙臺(tái)東方電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司, 西安交通大學(xué)