專利名稱：距離保護防過負荷誤動的自適應(yīng)調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電工技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說本發(fā)明涉及一種距離保護防過負荷誤 動的自適應(yīng)調(diào)整方法。
技術(shù)背景線路保護中的距離保護一般由三段式接地距離和三段式相間距離保護構(gòu) 成，常用的動作特性包括多邊形及阻抗圓。由于下述原因，距離保護在重負荷或鄰線切除、負荷轉(zhuǎn)移等過負荷時容易誤動作(1)為提高發(fā)生短路時的耐過 渡電阻能力，往往提高保護特性中的電阻定值；(2)作為后備保護，距離保護 第III段定值高。本發(fā)明通過自適應(yīng)調(diào)整距離保護特性，防止距離保護過負荷 時誤動作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是1、 在線路重負荷，或相鄰線路發(fā)生故障時線路被切除，或相鄰線路開關(guān)偷 跳使本線路過負荷，或高電壓等級的電力系統(tǒng)出現(xiàn)事故后使有電磁環(huán)網(wǎng)的低電 壓等級的線路過負荷時，使距離保護在過負荷時不誤動；2、 在距離保護的保護范圍內(nèi)發(fā)生短路，使距離保護仍能正確動作，同時能 保持較高的耐過渡電阻能力。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的 距離保護防過負荷誤動的自適應(yīng)碉整方法，包括下列步驟(1) 根據(jù)距離保護啟動后的阻抗幅值、相位大小變化情況，區(qū)別是發(fā)生過 負荷還是故障；(2) 根據(jù)保護啟動后距離III段動作情況，以及動作過程中的阻抗及電流變化情況，區(qū)別是發(fā)生過負荷還是故障；(3) 根據(jù)故障選相結(jié)果，區(qū)別是發(fā)生不對稱故障，還是發(fā)生過負荷或?qū)ΨQ 性故障；(4 )根據(jù)是否有零序電壓U0及零序電流10來區(qū)別發(fā)生故障還是發(fā)生過負荷；(5)根據(jù)上述任何一種方法判斷的過負荷或故障的區(qū)別結(jié)果，距離保護的 阻抗特性做自適應(yīng)調(diào)整。在本發(fā)明中，根據(jù)過負荷或故障的區(qū)別結(jié)果，距離保護的阻抗特性做自適 應(yīng)調(diào)整的方法。保護啟動后，如果根據(jù)上述步驟(l) ~ (4)述及的方法區(qū)別 出發(fā)生了故障，則距離保護的特性釆用圖1中所示的C1、或ABCDO、或C1+CD， 這個特性是按照整定的定值確定的，具有耐大過渡電阻的能力。如果確認是發(fā) 生了過負荷，則距離保護的特性自動釆用圖1中的Cl'、或ABC'D'O、或C1+C'D' 特性，這個特性是根據(jù)躲當(dāng)前負荷電阻同時留1.5 2倍裕度后自動調(diào)整的。采 用這個方法，使距離保護在發(fā)生故障時能夠正確動作而不犧牲耐大過渡電阻的 能力，又在發(fā)生過負荷時不誤動。釆用本發(fā)明的方法，解決了既有方法存在的問題。不需要外加其它措施， 釆用保護啟動后保護安裝處測量阻抗幅值及相位的變化情況、采用保護啟動后 距離保護III段動作情況、釆用保護啟動后故障選相結(jié)果、釆用是否有零序電 壓3U0及零序電流310,來判斷是發(fā)生故障，還是發(fā)生過負荷。如果確認發(fā)生過負荷，則自適應(yīng)調(diào)整距離保護特性，防止過負荷時距離保護誤動作，如果確認 發(fā)生故障，則距離保護仍可正確動作?？傊?，釆用本發(fā)明的方法使距離保護在 發(fā)生故障時能夠正確動作而不犧牲耐大過渡電阻的能力，又在發(fā)生過負荷時不 誤動。


圖l是距離保護阻抗特性及保護安裝處測量阻抗變化的示意圖；圖2是說明用程序?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的距離保護防過負荷誤動的自適應(yīng)調(diào)整方法的優(yōu)選實施流程圖。
具體實施例方式下面根據(jù)說明書附圖及本發(fā)明的一個優(yōu)選實施特例對本發(fā)明的技術(shù)方案作 進一步闡述。距離保護防過負荷誤動的自適應(yīng)調(diào)整方法，包括下列步驟(1) 根據(jù)距離保護啟動后的阻抗幅值、相位大小變化情況，區(qū)別是發(fā)生過 負荷還是故障；(2) 根據(jù)保護啟動后距離III段動作情況，以及動作過程中的阻抗及電流變化情況，區(qū)別是發(fā)生過負荷還是故障； '(3) 根據(jù)故障選相結(jié)果，區(qū)別是發(fā)生不對稱故障，還是發(fā)生過負荷或?qū)ΨQ性故障；(4 )根據(jù)是否有零序電壓U0及零序電流10來區(qū)別發(fā)生故障還是發(fā)生過負荷；(5)根據(jù)上述任何一種方法判斷的過負荷或故障的區(qū)別結(jié)果，距離保護的阻抗特性做自適應(yīng)調(diào)整。圖1是距離保護阻抗特性及保護安裝處測量阻抗變化的示意圖，保護安裝處各相測量阻抗Zcp、各相間測量阻抗Zcpcp為Z(p = lkp/( Icp + kx 310) =Rcp+jX()) (a) Zcpcp = Ucpcp/Iqxp = Rcp(p + jXqxp ( b )上式中,q> = a、 b、 c, cp(p = ab、 bc、 ca， U(p、 Icp、 Uqxp、 Icp(p分另!j是各相 電壓、電流及各相間電壓、電流，k是零序補償系數(shù)，310是零序電流，Rcp、 Xcp、 Rcpcp、 Xcp(p分別是各相及相間電阻及電抗分量。當(dāng)相鄰線路發(fā)生故障、線路切除 后，或者高電壓等級的電力系統(tǒng)出現(xiàn)事故后使有電磁環(huán)網(wǎng)的低電壓等級的線路 過負荷，則測量阻抗的阻抗角將從開始的接近90度變到小于60度，其電阻、 電抗值也有較大的變化(圖1中z3至z4)。當(dāng)相鄰線路開關(guān)偷跳使本線路過負 荷時，保護啟動前后的測量阻抗也發(fā)生變化，阻抗角將小于60度，電阻電抗分 量也有較大變化(圖1中zl至z2 )。根據(jù)上述阻抗角變化過程，可以用以下方法來判斷是否發(fā)生過負荷a、 以lf/cos—來表示，式中cos^為保護安裝處各相及相間阻抗角余弦值，U 是各相及相間電壓。當(dāng)l"cos—<ku (ku取值0.25-0.3)時，認為發(fā)生線路故障，否則認為發(fā)生過負荷。b、 當(dāng)120。
>|—>60° ( ^為保護安裝處各相及相間阻抗角)，且IKO. 5Un時(Un為額定電壓)，認為發(fā)生線路故障，否則認為發(fā)生過負荷。根據(jù)測量阻抗幅值變化，可以用以下方法來判斷是否發(fā)生過負荷c、 以電阻分量R的變化來表示。設(shè)Rm為阻抗變化前的電阻值，R為阻抗變 化后的電阻值，則ARHRm-Rl，當(dāng)AR〉krlRml或AR〉krlRl時認為發(fā)生的是過 負荷，kr可取值0. 2 ~ 0. 4;d、 以電抗分量X的變化來表示。設(shè)Xm為阻抗變化前的電抗值，X為阻抗變 化后的電抗值，則AXHXm-Xl,當(dāng)AX〉kxlXml或AX〉kxlXl時認為發(fā)生的是過 負荷，kx可取值0. 2 ~ 0. 4;e、 以阻抗Z的變化來表示。設(shè)Zm為阻抗變化前值，Z為阻抗變化后值，則 △ Z=|Zm-Zl,當(dāng)AZ〉kzlZml或AZ〉kzlZl時認為發(fā)生的是過負荷，kz可取值 0. 2 ~ 0. 4。在本發(fā)明中，還可以根據(jù)保護啟動后距離III段動作情況，以及動作過程 中前述a-e的阻抗變化情況及按下述方法判斷的電流變化情況，區(qū)別是發(fā)生過 負荷還是故障的方法。對于電流變化情況判斷方法如下設(shè)Imd)是阻抗變化前 相電流值，I(J)是阻抗變化后相電流值，則AlHlm4)-IcH，當(dāng)AI〉kilImcM 或AI〉kilIcJ) l時認為電流發(fā)生變化，當(dāng)AKkilImcJ) l且AI《kilI(J) l時認為 電流基本不變，這里Ki可取值1.05 - 1. 25。如果距離III段(釆用按整定值整 定的特性)與保護啟動元件同時動作，并且動作過程中測量阻抗幅值與相位變 化條件無上述a-e的變化，且電流按上述方法判斷基本不變，則認為發(fā)生的是 故障；如果距離III段與保護啟動元件同時動作，且距離III段元件動作過程 中，測量阻抗幅值與相位具有前述a-e的變化情況，或者電流也按上述方法判 斷變化，則認為發(fā)生的是過負荷；如果保護啟動時距離III段不動作，經(jīng)過一 段時間后(這個時間段為30ms 整組復(fù)歸前)距離III段才動作，且阻抗角按 上述步驟a、 b述及的變化，則認為發(fā)生的是過負荷。在本發(fā)明中，還可以根據(jù)故障選相結(jié)果，區(qū)別是發(fā)生不對稱故障，還是發(fā) 生過負荷或?qū)ΨQ性故障的方法。保護啟動后，由故障選相元件進行故障相選擇。 因為過負荷是三相對稱的，特征上類似發(fā)生三相短路，因此，如果選相元件選出的故障相別是A、 B、 C三相或AB、 BC、 CA相間故障中的任何一種，則認為發(fā) 生的是非對稱性故障故障，否則認為發(fā)生的是過負荷或三相故障。在本發(fā)明中，還可以根據(jù)是否有零序電壓3U0及零序電流310來區(qū)別發(fā)生 故障還是發(fā)生過負荷的方法。因為過負荷是三相對稱的，不存在零序電壓3U0 及零序電流310,因此，如果保護啟動后，零序電壓3U0及零序電流310滿足式 (I )及式(II )，則認為發(fā)生的是故障，否則認為發(fā)生的是過負荷。|3U0>ul ( I )|310>kl*ln (II) 式中，ul可取0. 5V~ 1. 5V， kl可取0. 08~ 0. 1， In為額定電流。在本發(fā)明中，根據(jù)過負荷或故障的區(qū)別結(jié)果，距離保護的阻抗特性做自適 應(yīng)調(diào)整的方法。保護啟動后，如果根據(jù)上述步驟(l) ~ (4)述及的方法區(qū)別 出發(fā)生了故障，則距離保護的特性釆用圖1中所示的C1、或ABCDO、或C1+CD， 這個特性是按照整定的定值確定的，具有耐大過渡電阻的能力。如果確認是發(fā) 生了過負荷，則距離保護的特性自動釆用圖1中的Cl'、或ABC' D' 0、或Cl+C' D' 特性，這個特性是根據(jù)躲當(dāng)前負荷電阻同時留1.5~2倍裕度后自動調(diào)整的。釆 用這個方法，使距離保護在發(fā)生故障時能夠正確動作而不犧牲耐大過渡電阻的 能力，又在發(fā)生過負荷時不誤動。圖2是說明實現(xiàn)本發(fā)明的距離保護防過負荷誤動的自適應(yīng)調(diào)整方法的一個 優(yōu)選實施特例的流程圖。附圖2中，保護啟動后對釆樣所獲得的三相電壓、電 流波形數(shù)據(jù)進行電壓、電流及阻抗計算，并計算3U0、 310的幅值，以及阻抗、 電阻及電抗的變化量，以及f/cos^的大?、?。如果比較器⑤判斷零序電壓3U0 及零序電流310滿足式(c)及(d)的條件，則認為發(fā)生的是故障，去 距離保護按原始特性進行動作判斷，否則去 繼續(xù)判過負荷。比較器 進行故障 選相判斷，如果判斷是不對稱故障，則直接去①，否則去⑧進行測量阻抗幅 值相位變化判斷。如果比較器⑥阻抗相位變化條件不滿足，認為不發(fā)生過負荷, 則由 置負荷標(biāo)志為0,如果⑥滿足，則由 判斷阻抗幅值變化條件，若⑤ 滿足，則由@置負荷標(biāo)志為1,否則由(D置負荷標(biāo)志為0。由 和 均去比較器(D進行距離ni段動作判斷，如果由比較器(E)判斷距離in段和啟動元 件同時動作，且由比較器①判斷阻抗幅值相位滿足變化條件，或電流變化，則 距離保護根據(jù)當(dāng)前負荷大小其特性作自適應(yīng)調(diào)整后進行動作判斷(E);如果由比 較器①判斷阻抗幅值相位不滿足變化條件，且電流沒有變化，則距離保護特性 不作調(diào)整，仍按照整定值整定的原始特性進行動作判斷①。如果由比較器(E)判 斷距離in段和啟動元件不同時動作，則當(dāng)比較器O判斷阻抗相位滿足變化條 件時，距離保護特性作自適應(yīng)調(diào)整后進行動作判斷②；否則去 距離保護按 原始特性進行動作判斷。本發(fā)明按照實施特例進行了說明，應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不以任何形式限 定本發(fā)明，凡釆用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā) 明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、距離保護防過負荷誤動的自適應(yīng)調(diào)整方法，其特征為，該方法包括下列內(nèi)容(1)根據(jù)距離保護啟動后的阻抗幅值變化條件、相位相位變化條件，區(qū)別是發(fā)生過負荷還是故障；(2)根據(jù)距離保護啟動后距離III段動作情況，以及動作過程中的阻抗及電流變化情況，區(qū)別是發(fā)生過負荷還是故障；(3)根據(jù)故障選相結(jié)果，區(qū)別是發(fā)生不對稱故障，還是發(fā)生過負荷或?qū)ΨQ性故障；(4)根據(jù)是否有零序電壓3U0及零序電流3I0來區(qū)別發(fā)生故障還是發(fā)生過負荷；(5)根據(jù)上述(1)至(4)中所述的任何一種方法判斷的過負荷或故障的區(qū)別結(jié)果，距離保護的阻抗特性做自適應(yīng)調(diào)整。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)調(diào)整方法，所述根據(jù)距離保護啟動后的阻 抗幅值、相位大小變化情況，區(qū)別是發(fā)生過負荷還是故障的方法，其特征在于:根據(jù)所述測量阻抗相位變化條件，用以下方法來判斷是否發(fā)生過負荷或故障(1)當(dāng)l"cospl 〈ku時，ku取值O. 25-0.3，認為發(fā)生線路故障，否則認 為發(fā)生過負荷，式中cos^為保護安裝處各相及相間阻抗角余弦值，U是各相及相 間電壓；(2)當(dāng)120° 〉1—>60。，且U〈0. 5Un時，認為發(fā)生線路故障，否則認 為發(fā)生過負荷，^為保護安裝處各相及相間阻抗角，Un為額定電壓；根據(jù)所述測量阻抗幅值變化條件，用以下方法來判斷是否發(fā)生過負荷或故障(1) 設(shè)Rm為阻抗變化前的電阻值，R為阻抗變化后的電阻值，則A RHRm-Rl，當(dāng)AR〉krlRml或AR〉krlRl時認為發(fā)生的是過負荷，kr取值0. 2 ~ 0. 4;(2) 設(shè)Xm為阻抗變化前的電抗值，X為阻抗變化后的電抗值，則A XHXm-Xl,當(dāng)AX〉kxlXml或AX〉kxlXl時認為發(fā)生的是過負荷，kx取值0. 2 ~ 0. 4;(3) 設(shè)Zm為阻抗變化前值，Z為阻抗變化后值，則AZHZm-Zl,當(dāng)厶Z 〉kzlZml或AZ〉kzlZl時認為發(fā)生的是過負荷，kz可取值0. 2 ~ 0. 4。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)調(diào)整方法，所述根據(jù)距離保護啟動后距離 ni段動作情況，和動作過程中權(quán)利要求2所述的測量阻抗幅值、相位變化條件 以及按下述方法判斷的電流變化情況，區(qū)別是發(fā)生過負荷還是故障的方法，其 特征在于如果距離III段在釆用按整定值整定的特性時與保護啟動元件同時動作， 并且動作過程中測量阻抗幅值、相位變化條件無權(quán)利要求2中所述的變化，且 電流按下述方法判斷基本不變，則認為發(fā)生的是故障，對于電流變化情況判斷 方法如下設(shè)ImcJ)是阻抗變化前相電流值，Ict)是阻抗變化后相電流值，則A iHlm(J)-IcH，當(dāng)AI〉kilImcH或AI〉kilI(J) l時認為電流發(fā)生變化，當(dāng)AI 《kUlmcH且AI《kilIct) l時認為電流基本不變，這里Ki可取值1. 05 - 1.25;如果距離III段在采用按整定值整定的特性時與保護啟動元件同時動作， 且距離HI段元件動作過程中，測量阻抗幅值變化條件、阻抗相位變化條件滿 足如權(quán)利要求2中所述的條件，或者電流也按上述判斷方法變化，則認為發(fā)生 的是過負荷；如果保護啟動時距離ni段不動作，經(jīng)過一段時間后，距離ni段才動作，且阻抗幅值、相位變化條件滿足如權(quán)利要求2中所述的條件，則認為發(fā)生的是 過負荷，所述一段時間為30ms 整組復(fù)歸前。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)調(diào)整方法，所述根據(jù)故障選相結(jié)果，區(qū)別 是發(fā)生不對稱故障，還是發(fā)生過負荷或?qū)ΨQ性故障的方法，其特征在于保護 啟動后，由故障選相元件進行故障相選擇，如果選相元件選出的故障相別是A、 B、 C三相以及AB、 BC、 CA相間故障中的任何一種，則認為發(fā)生的是非對稱性故 障，否則認為發(fā)生的是過負荷或三相故障。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)調(diào)整方法，所述根據(jù)是否有零序電壓3U0 及零序電流310來區(qū)別發(fā)生故障還是發(fā)生過負荷的方法，其特征在于如果保 護啟動后，零序電壓3U0及零序電流310滿足式(c)及式(d),則認為發(fā)生的 是故障，否則認為發(fā)生的是過負荷，|3U0|>ul (c)|310|>kl*ln (d) 式中，ul取0. 5V~ 1. 5V， kl取0.08 0.1， In為額定電流。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項權(quán)力要求所述的自適應(yīng)調(diào)整方法，所述根據(jù)過負荷或故障的區(qū)別結(jié)果，距離保護的阻抗特性做自適應(yīng)調(diào)整的方法，其特征 在于保護啟動后，如果根據(jù)權(quán)利要求1 5述及的方法區(qū)別出發(fā)生了故障，則距離保護的釆用按照整定的定值確定的動作特性，具有耐大過渡電阻的能力； 如果確認是發(fā)生了過負荷，則距離保護的特性自動釆用根據(jù)躲當(dāng)前負荷電阻同時留1. 5 ~ 2倍裕度后自適應(yīng)調(diào)整的動作特性，使距離保護在發(fā)生故障時能夠正確動作而不犧牲耐大過渡電阻的能力，又在發(fā)生過負荷時不誤動。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)調(diào)整方法，其特征為，判斷是否發(fā)生過負 荷的步驟如下(1) 距離保護啟動后對采樣所獲得的三相電壓、電流波形數(shù)據(jù)進行三相電 壓、電流及阻抗計算，并計算零序電壓3U0及零序電流310的幅值，計算阻抗、電阻及電抗的變化量，以及〃^^的大小，式中②^為保護安裝處各相及相間阻 抗角余弦值，U是各相及相間電壓；(2) 首先根據(jù)是否有零序電壓3U0及零序電流310來區(qū)別發(fā)生故障還是發(fā) 生過負荷，如果判斷為發(fā)生故障，則距離保護特性不作調(diào)整，仍按照整定值整 定的原始特性進行動作判斷，否則進入下一步(3)繼續(xù)判斷過負荷；(3) 根據(jù)故障選相結(jié)果，區(qū)別是發(fā)生不對稱故障，還是發(fā)生過負荷或?qū)ΨQ 性故障，如果判斷是不對稱故障，則距離保護特性不作調(diào)整，仍按照整定值整 定的原始特性進行動作判斷，否則進入下一步(4)繼續(xù)判斷是否過負荷；(4) 根據(jù)距離保護啟動后的測量阻抗相位變化情況，區(qū)別是發(fā)生過負荷還 是故障如果測量阻抗相位變化條件滿足，認為不發(fā)生過負荷，置負荷標(biāo)志為0，并 進入步驟(6)繼續(xù)判斷是否過負荷；如果測量阻抗相位變化條件不滿足，則進入步驟(5 )繼續(xù)判斷是否過負荷;(5) 根據(jù)距離保護啟動后的測量阻抗幅值變化情況，區(qū)別是發(fā)生過負荷如果阻抗幅值變化條件滿足，則置負荷標(biāo)志為l進入步驟(6)繼續(xù)判斷是否過負荷，否則置負荷標(biāo)志為0并步驟(6)繼續(xù)判斷是否過負荷； (6 )根據(jù)距離保護啟動后距離III段動作情況進行過負荷判斷 如果距離III段和啟動元件同時動作，并且負荷標(biāo)志置1即阻抗幅值、相 位變化滿足(4)和(5)中的變化條件，或電流有變化，則距離保護根據(jù)當(dāng)前 負荷大小其特性作自適應(yīng)調(diào)整后進行動作判斷，否則距離保護特性不作調(diào)整，仍按照整定值整定的原始特性進行動作判斷；如果距離ni段和啟動元件不同時動作，則當(dāng)測量阻抗相位滿足如(4)所述的變化條件時，距離保護特性作自適應(yīng)調(diào)整后進行動作判斷，否則距離保護 按原始特性進行動作判斷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種距離保護防過負荷誤動的自適應(yīng)調(diào)整方法。該方法包括下列步驟根據(jù)保護啟動后的阻抗幅值、相位大小變化情況，區(qū)別是發(fā)生過負荷還是故障；根據(jù)保護啟動后距離III段動作情況，以及動作過程中的阻抗及電流變化情況，區(qū)別是發(fā)生過負荷還是故障；根據(jù)故障選相結(jié)果，區(qū)別是發(fā)生不對稱故障，還是發(fā)生過負荷或?qū)ΨQ性故障；根據(jù)是否有零序電壓3U0及零序電流3I0來區(qū)別發(fā)生故障還是發(fā)生過負荷；如果根據(jù)上述判斷結(jié)果確認是發(fā)生過負荷，則距離保護按照躲當(dāng)前負荷的要求其特性作自適應(yīng)調(diào)整后進行動作判斷；如果判斷結(jié)果確認是發(fā)生故障，則距離保護按照整定的原始特性進行動作判斷，特性不作調(diào)整。采用本發(fā)明的方法，解決了既有方法存在的問題。
文檔編號H02H7/26GK101335450SQ200810024418
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者伍小剛, 波 俞, 浩 劉, 奚國富, 姚吉文, 戴列峰, 理 蘇, 陳國建 申請人:國電南瑞科技股份有限公司