專利名稱：供電線路的重接方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用簡(jiǎn)便的方法來(lái)檢測(cè)出故障相的電弧離子的消失定時(shí)并進(jìn)行重接 (再閉路)的供電線路的重接方式。
背景技術(shù)：
在供電線路的重接方式中，在直接接地系統(tǒng)的情況下，在故障相為單相時(shí)采用僅斷開(kāi)故障相并再次接通的單相重接方式，或者，在兩相以上的故障的情況下采用斷開(kāi)三相并再次接通的三相重接方式。此外，在平行雙線路系統(tǒng)的情況下，采用斷開(kāi)故障相并以剩余兩相或剩余三相的非故障相為條件再次接通的多相再次閉路方式，這樣有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。一般將從斷路器斷開(kāi)后至再次接通為止的時(shí)間稱為無(wú)電壓時(shí)間，假定在斷路器斷開(kāi)故障電流后至故障點(diǎn)的電弧離子消弧為止的時(shí)間來(lái)決定該無(wú)電壓時(shí)間的長(zhǎng)度。無(wú)電壓時(shí)間因故障狀態(tài)相而異，單相重接及多相重接中選擇約為1秒左右，三相重接中選擇約為0. 5 秒 0. 8秒左右。圖19表示單線路供電線TL在由雷擊等產(chǎn)生故障F的情況下，從基于供電線保護(hù)繼電器RY的斷路器CB的斷開(kāi)至無(wú)電壓時(shí)間之后的CB重接為止的時(shí)間圖，圖19 (a)為電力系統(tǒng)圖，圖19(b)為斷路器CB的響應(yīng)圖，圖19(c)為保護(hù)繼電器RY的響應(yīng)圖。在圖19(a) 圖19(c)中，由雷擊等在時(shí)間點(diǎn)tl產(chǎn)生故障F，通過(guò)將故障電流投入供電線保護(hù)繼電器RY，使供電線保護(hù)繼電器RY動(dòng)作而在時(shí)間點(diǎn)t2對(duì)斷路器CB發(fā)出斷開(kāi)指令，在時(shí)間點(diǎn)t3通過(guò)斷路器CB的開(kāi)路使故障電流消失。在故障點(diǎn)F電弧使周圍的空氣離子化，在電弧離子擴(kuò)散并尚未消失的期間內(nèi)若再次供電，則電弧電流將會(huì)再次流動(dòng)而使重接失敗。因此，為了能夠在假定的電弧離子完全消失的時(shí)間經(jīng)過(guò)后的時(shí)間點(diǎn)t5再次接通斷路器CB，通常考慮斷路器CB的動(dòng)作延遲時(shí)間而在時(shí)間點(diǎn)t4(t4 < t5)發(fā)送接通指令。在斷開(kāi)故障電流后，雖然至電弧離子消失為止的時(shí)間(離子消失時(shí)間)取決于一次電弧電流、系統(tǒng)電壓、線路恒長(zhǎng)(線間分布容量取決于線路恒長(zhǎng))、風(fēng)速等，但無(wú)論如何， 直至重接的無(wú)電壓時(shí)間需要定為比離子消失時(shí)間稍長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，存在故障電流越大而絕緣恢復(fù)時(shí)間和離子消失時(shí)間越長(zhǎng)的趨勢(shì)，或是絕緣恢復(fù)時(shí)間和離子消失時(shí)間與系統(tǒng)電壓成比例地變長(zhǎng)的趨勢(shì)，在500kV系統(tǒng)的情況下， 重接的無(wú)電壓時(shí)間設(shè)定為1.0秒左右，此外，在187kV至275kV系統(tǒng)的情況下，重接的無(wú)電壓時(shí)間設(shè)定為0. 5秒 0. 8秒左右。圖20是表示在故障電流約為20kA的情況下，在故障斷開(kāi)后的離子消失所需要的時(shí)間與額定電壓的關(guān)系的圖。在故障點(diǎn)F由電弧導(dǎo)致空氣離子化，且在斷開(kāi)故障電流后也還存在殘留離子。該殘留離子消失的時(shí)間即離子消失時(shí)間與系統(tǒng)電壓具有較深的關(guān)系，系統(tǒng)電壓越高則離子消失時(shí)間變得越長(zhǎng)。對(duì)于電力系統(tǒng)，由于重接的無(wú)電壓時(shí)間對(duì)于穩(wěn)定度的影響較大，優(yōu)選為使其盡量短。因此，提出了檢測(cè)出電弧離子消失的定時(shí)隨著故障斷開(kāi)相的線路電壓所含的高次諧波的含有率而衰減的方向，從而主動(dòng)地(自由地)改變無(wú)電壓時(shí)間的方法(例如，參照日本專利第3710771號(hào)公報(bào))。上述文獻(xiàn)所公開(kāi)的方法需要檢測(cè)從故障時(shí)的線路電壓的幾乎為零開(kāi)始直到電弧離子消失后的由感應(yīng)產(chǎn)生的電壓為止的變化，對(duì)電壓的檢測(cè)精度要求極高。特別是，由于隨著供電線的故障點(diǎn)的位置的不同，作為自端子的線路側(cè)電壓，電弧離子在消弧之前的電壓的大小也有所不同，為檢測(cè)并判斷該變化，需要高精度的電壓檢測(cè)。若能夠檢測(cè)出這樣電弧離子消失時(shí)的定時(shí)并在此時(shí)間點(diǎn)發(fā)出再次接通指令，則能夠不產(chǎn)生由重接導(dǎo)致的故障，從而在較大程度上有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定度，但如上所述，電弧離子消失時(shí)的定時(shí)需要極高精度的電壓檢測(cè)，在現(xiàn)實(shí)狀況中，上述文獻(xiàn)所公開(kāi)的方法難以實(shí)用化。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的目的在于，提供不需要較高程度的線路電壓檢測(cè)的精度就能夠簡(jiǎn)便地檢測(cè)故障相的電弧離子的消失定時(shí)，并且能夠防止在重接時(shí)產(chǎn)生故障的供電線路的重接方式。本發(fā)明的第一實(shí)施方式提供一種供電線路的重接方式，該供電線路的重接方式通過(guò)保護(hù)繼電器進(jìn)行高速重接，該保護(hù)繼電器設(shè)置在供電線路的各個(gè)端子處，具備保護(hù)計(jì)算功能和重接功能，該保護(hù)計(jì)算功能輸入由計(jì)量?jī)x表用變壓器及計(jì)量?jī)x表用變流器檢測(cè)出的電壓信號(hào)及電流信號(hào)來(lái)進(jìn)行規(guī)定的保護(hù)計(jì)算，由此斷開(kāi)供電線路的故障相，該重接功能在該故障斷開(kāi)相滿足重接條件時(shí)向自端子的斷路器輸出重接指令，該供電線路的重接方式的特征在于，還具備下述單元，該單元在由上述自端子的線路電壓檢測(cè)用的計(jì)量?jī)x表用變壓器檢測(cè)出的故障斷開(kāi)后的故障相的線路電壓的值存在于利用故障相的開(kāi)路非故障時(shí)的線路電壓值所規(guī)定的允許范圍內(nèi)時(shí)，向故障相斷路器發(fā)送接通指令。本發(fā)明的其它的方式提供一種供電線路的重接方式，該供電線路的重接方式通過(guò)保護(hù)繼電器進(jìn)行高速重接，該保護(hù)繼電器設(shè)置在供電線路的各個(gè)端子處，具備保護(hù)計(jì)算功能和重接功能，該保護(hù)計(jì)算功能輸入由計(jì)量?jī)x表用變壓器及計(jì)量?jī)x表用變流器檢測(cè)出的電壓信號(hào)及電流信號(hào)來(lái)進(jìn)行規(guī)定的保護(hù)計(jì)算，由此斷開(kāi)供電線路的故障相，該重接功能在該故障斷開(kāi)相滿足重接條件時(shí)向自端子的斷路器輸出重接指令，該供電線路的高速重接方式的特征在于，還具備下述單元，該單元在由上述自端子的線路電壓檢測(cè)用的計(jì)量?jī)x表用變壓器檢測(cè)出的故障斷開(kāi)后的故障相的線路電壓的值存在于根據(jù)供電線非故障相的電流和電壓通過(guò)計(jì)算求出的在故障相為開(kāi)路非故障狀態(tài)時(shí)的線路電壓值所規(guī)定的允許范圍內(nèi)時(shí)， 向故障相斷路器發(fā)送接通指令。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供不需要較高的線路電壓檢測(cè)的精度就能夠簡(jiǎn)便地檢測(cè)故障相的電弧離子的消失定時(shí)，并且能夠防止在重接時(shí)產(chǎn)生故障的供電線路的重接方式。


圖1是設(shè)置有本發(fā)明的第一實(shí)施方式及第二實(shí)施方式共通的帶重接功能的保護(hù)繼電器的電力系統(tǒng)圖。
圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式及第二實(shí)施方式共通的帶重接功能的保護(hù)繼電器的結(jié)構(gòu)圖。圖3是表示單相重接中的感應(yīng)電壓(a相為缺相的例子)的圖，圖3(a)是表示電容耦合電壓的圖，圖3(b)是表示電磁耦合電壓的圖。圖4是表示通過(guò)絕對(duì)值比較而檢測(cè)出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的線路電壓的例子的圖。圖5是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的動(dòng)作的流程圖。圖6是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的允許重接范圍的概念圖。圖7是表示根據(jù)比率檢測(cè)出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的線路電壓的例子的圖。圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的動(dòng)作的流程圖。圖9是設(shè)置有本發(fā)明的第三實(shí)施方式至第五實(shí)施方式共通的帶重接功能保護(hù)繼電器的電力系統(tǒng)圖。圖10是本發(fā)明的第三實(shí)施方式至第六實(shí)施方式共通的帶重接功能保護(hù)繼電器的結(jié)構(gòu)圖。圖11是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的動(dòng)作的流程圖。圖12是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的動(dòng)作的流程圖。圖13是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的動(dòng)作的流程圖。圖14是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的動(dòng)作的流程圖。圖15是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的帶重接功能保護(hù)繼電器的結(jié)構(gòu)圖。圖16是對(duì)感應(yīng)電壓加上相位的允許范圍的說(shuō)明圖。圖17是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的動(dòng)作的流程圖。圖18是表示本發(fā)明的第八實(shí)施方式的動(dòng)作的流程圖。圖19是說(shuō)明以往的供電線路的重接方式的圖，圖19(a)是重接對(duì)象的電力系統(tǒng)圖，圖19(b)是用于說(shuō)明無(wú)電壓時(shí)間的斷路器動(dòng)作時(shí)間圖，圖19(c)是保護(hù)繼電器動(dòng)作的時(shí)間圖。圖20是表示系統(tǒng)電壓與絕緣恢復(fù)時(shí)間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，對(duì)各實(shí)施方式共通的部分附加相同編號(hào)或相關(guān)的附圖標(biāo)記并適當(dāng)?shù)厥÷灾貜?fù)的說(shuō)明。(第一實(shí)施方式)在下文中，參照?qǐng)D1至圖3對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。該第一實(shí)施方式是在故障斷開(kāi)后的故障相的線路電壓值滿足相鄰線路連結(jié)條件等且與預(yù)定的規(guī)定值近似時(shí)向故障相斷路器發(fā)送接通指令的供電線路的重接方式。(結(jié)構(gòu))圖1是將帶重接功能保護(hù)繼電器RY分別設(shè)置在相互對(duì)置的A端子及B端子處的電力系統(tǒng)圖，該帶重接功能保護(hù)繼電器RY僅使用由計(jì)量?jī)x表用變壓器VIY檢測(cè)出的線路電壓信號(hào)\來(lái)判斷是否能夠?qū)嵤┲亟樱瑘D2是表示帶重接功能保護(hù)繼電器RY的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
如圖1所示的電力系統(tǒng)，在A端子及B端子處，在由母線BUS-A，BUS-B及供電線TL 連接的各斷路器CB-A、CB-B的母線BUS側(cè)分別設(shè)置有檢測(cè)線路電流i的計(jì)量?jī)x表用變流器 CT,并且，在供電線TL側(cè)設(shè)置有檢測(cè)線路電壓\的計(jì)量?jī)x表用變壓器VIY-A、VIY-B。在此，由于帶重接功能保護(hù)繼電器RY-A及RY-B結(jié)構(gòu)相同且功能相同，在下文中以帶重接功能保護(hù)繼電器RY-A為代表進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所示，帶重接功能保護(hù)繼電器RY-A具備保護(hù)計(jì)算功能ftx)，總是分別從計(jì)量?jī)x表用變流器CT-A獲取線路電流I及從計(jì)量?jī)x表用變壓器VIY-A獲取線路電壓\，并總是根據(jù)所獲取的系統(tǒng)電壓\、電流I按照規(guī)定的保護(hù)計(jì)算算法進(jìn)行計(jì)算，在根據(jù)計(jì)算結(jié)果檢測(cè)出發(fā)生供電線TL的故障F時(shí)，向自端子的斷路器CB-A輸出斷開(kāi)指令，從而進(jìn)行故障點(diǎn)的斷開(kāi)；以及重接功能Rec，在故障斷開(kāi)之后的故障相的線路電壓的計(jì)量值存在于預(yù)定的電壓允許范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)自端子的斷路器CB-A發(fā)送重接指令。其構(gòu)成為若保護(hù)計(jì)算功能Pro動(dòng)作，則如上所述，向自端子的斷路器CB-A輸出斷開(kāi)指令，并對(duì)重接功能Rec發(fā)送重接起動(dòng)信號(hào)。此外，若舉出一個(gè)例子，則保護(hù)計(jì)算功能Pro為主保護(hù)用的電流差動(dòng)繼電器，此外，重接功能Rec也稱為重接繼電器。返回圖1，若在供電線TL的a相產(chǎn)生故障F，則從帶重接功能保護(hù)繼電器RY-A的保護(hù)計(jì)算功能ftx)向a相斷路器輸出斷開(kāi)指令，從而進(jìn)行a相的故障斷開(kāi)。若這樣做，則如下面的圖3說(shuō)明的那樣，在故障點(diǎn)F的電弧離子消失后，由來(lái)自非故障相的b相供電線路及 c相供電線路的感應(yīng)導(dǎo)致在成為缺相狀態(tài)(開(kāi)路狀態(tài))的a相的供電線路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。圖3(a)、圖3(b)均表示單線路供電線a相為缺相狀態(tài)下的單相重接中的a相的來(lái)自非故障相的b相及c相的感應(yīng)電壓。特別是圖3(a)是表示a相與非故障相的b相及 c相之間產(chǎn)生的電容耦合的例子的圖，圖3(b)表示是a相為在非故障相之間產(chǎn)生的電磁感應(yīng)耦合的例子的圖。首先，參照?qǐng)D3 (a)對(duì)在a相故障斷開(kāi)后的處于缺相的過(guò)程中求得來(lái)自非故障相的 b相及c相的感應(yīng)電壓的方法進(jìn)行說(shuō)明。若設(shè)電容耦合引起的在供電線路之間產(chǎn)生的相間靜電電容為Cm，設(shè)對(duì)地靜電電容為Cs，則在a相中，利用式(1)表示電流，即從a相通過(guò)對(duì)地靜電電容Cs流動(dòng)的電流jco是從b相通過(guò)相間靜電電容Cm流動(dòng)的電流j ω Cm (Vb-Va)與從c相通過(guò)相間靜電電容Cm流過(guò)的電流j ω Cm (Vc-Va)的合成電流。j ω Cm (Vb-Va) + j ω Cm (Vc-Va) = j ω CsVa... (1)。根據(jù)該數(shù)式⑴導(dǎo)出數(shù)式(2)的電壓sVa(數(shù)1)另一方面，在圖3(b)中，若設(shè)由電磁耦合導(dǎo)致的在電線之間產(chǎn)生的相互阻抗為M， 則在缺相中的a相中產(chǎn)生下述式(3)的由mVa表示的電壓。mVa = jcoM(Ib+Ic) ... (3)因此，在故障斷開(kāi)而處于缺相狀態(tài)的a相中產(chǎn)生電容耦合電壓sVa與電磁耦合電壓mVa合成的電壓sVa+mVa。此外，雖然應(yīng)該將Cs，Cm，M標(biāo)為與a相、b相、c相關(guān)聯(lián)，但由于附圖及數(shù)式會(huì)變得繁瑣而將其省略。圖3所示的電容耦合電壓sVa與故障點(diǎn)沒(méi)有關(guān)系，下面的數(shù)式(4)成立，供電電壓 E越高、對(duì)地靜電電容與Cs相比線間容量Cm越大，則Vc越大。
權(quán)利要求
1.一種供電線路的重接方式，通過(guò)保護(hù)繼電器(RY)進(jìn)行高速重接，該保護(hù)繼電器(RY) 設(shè)置在供電線路(TL)的各個(gè)端子處，具備保護(hù)計(jì)算功能(ftx))和重接功能(Rec)，該保護(hù)計(jì)算功能(ftx))是指輸入由計(jì)量?jī)x表用變壓器(VIY)及計(jì)量?jī)x表用變流器(CT)檢測(cè)出的電壓信號(hào)及電流信號(hào)來(lái)進(jìn)行規(guī)定的保護(hù)計(jì)算，由此斷開(kāi)供電線路(TL)的故障相，該重接功能 (Rec)是指在該故障斷開(kāi)相滿足重接條件時(shí)向自端子的斷路器(CB)輸出重接指令，該供電線路的重接方式的特征在于，具備下述單元，該單元在由上述自端子的線路電壓檢測(cè)用的計(jì)量?jī)x表用變壓器(VIY) 檢測(cè)出的故障斷開(kāi)后的故障相的線路電壓的值存在于利用故障相的開(kāi)路非故障時(shí)的線路電壓值所規(guī)定的允許范圍內(nèi)時(shí)，向故障相斷路器發(fā)送接通指令。
2.一種供電線路的重接方式，通過(guò)保護(hù)繼電器(RY)進(jìn)行高速重接，該保護(hù)繼電器(RY) 設(shè)置在供電線路(TL)的各個(gè)端子處，具備保護(hù)計(jì)算功能(ftx))和重接功能(Rec)，該保護(hù)計(jì)算功能(ftx))是指輸入由計(jì)量?jī)x表用變壓器(VIY)及計(jì)量?jī)x表用變流器(CT)檢測(cè)出的電壓信號(hào)及電流信號(hào)來(lái)進(jìn)行規(guī)定的保護(hù)計(jì)算，由此斷開(kāi)供電線路(TL)的故障相，該重接功能 (Rec)是指在該故障斷開(kāi)相滿足重接條件時(shí)向自端子的斷路器(CB)輸出重接指令，該供電線路的高速重接方式的特征在于，具備下述單元，該單元在由上述自端子的線路電壓檢測(cè)用的計(jì)量?jī)x表用變壓器(VIY) 檢測(cè)出的故障斷開(kāi)后的故障相的線路電壓的值存在于根據(jù)供電線非故障相的電流和電壓通過(guò)計(jì)算而求出的在故障相為開(kāi)路非故障狀態(tài)時(shí)的線路電壓值所規(guī)定的允許范圍內(nèi)時(shí)，向故障相斷路器發(fā)送接通指令。
3.如權(quán)利要求1或2所述的供電線路的重接方式，其特征在于，具備與對(duì)置的對(duì)方端子之間收發(fā)線路電壓的發(fā)送單元( 及接收單元(R)，在故障斷開(kāi)后的供電線路(TL)的兩個(gè)端子的故障相線路電壓存在于預(yù)定的允許范圍內(nèi)時(shí)，向斷路器發(fā)送接通指令。
4.如權(quán)利要求1或2所述的供電線路的重接方式，其特征在于，具備與對(duì)置的對(duì)方端子之間收發(fā)線路電壓的發(fā)送單元( 及接收單元(R)，在故障斷開(kāi)后的線路的兩個(gè)端子的故障相線路電壓的值近似于根據(jù)供電線非故障相的電流和電壓通過(guò)計(jì)算而求出的故障相為開(kāi)路非故障狀態(tài)時(shí)的線路電壓值時(shí)，向斷路器發(fā)送接通指令。
5.如權(quán)利要求3或4所述的供電線路的重接方式，其特征在于，以重接的起動(dòng)為條件進(jìn)行線路側(cè)電壓數(shù)據(jù)的發(fā)送。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的供電線路的重接方式，其特征在于，在故障斷開(kāi)后的故障相的線路電壓的值不存在于允許范圍內(nèi)的情況下，在規(guī)定時(shí)間后向斷路器發(fā)送接通指令。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的供電線路的重接方式，其特征在于，在故障斷開(kāi)后的故障相的線路電壓和相位的值近似于預(yù)定的規(guī)定值時(shí)，向斷路器發(fā)送接通指令。
8.如權(quán)利要求3、4、5、7中任一項(xiàng)所述的供電線路的重接方式，其特征在于，若由自端子的裝置判斷為允許重接，則也向?qū)χ玫膶?duì)方端子發(fā)送信號(hào)，僅在雙方的允許重接條件一致時(shí)實(shí)施重接。
9.如權(quán)利要求1或2所述的供電線路的重接方式，其特征在于，上述允許范圍為I |V」-|Vk| I <1^1，￥1在0.叭1^ 1. IVk的范圍內(nèi)， 其中，\為故障相的線路電壓的值，Vk為預(yù)先計(jì)算出的在故障相的供電線路中的由非故障相感應(yīng)出的電壓的電壓值，kl為根據(jù)流過(guò)供電線路的電流而預(yù)先計(jì)算出的允許重接常量。
10.如權(quán)利要求1或2所述的供電線路的重接方式，其特征在于， 上述允許范圍為I VL|-|Vk /|Vk <k2，八在0.9Vk 1. IVk的范圍內(nèi)， 其中，\為故障相的線路電壓的值，Vk為預(yù)先計(jì)算出的在故障相的供電線路中的由非故障相感應(yīng)出的電壓的電壓值，k2為根據(jù)流過(guò)供電線路的電流而預(yù)先計(jì)算出的允許重接比
全文摘要
保護(hù)繼電器(RY)具備通過(guò)輸入由供電線路的各個(gè)端子檢測(cè)出的電壓信號(hào)(VL)及電流信號(hào)(I)來(lái)進(jìn)行規(guī)定的保護(hù)計(jì)算，由此斷開(kāi)供電線路的故障相的保護(hù)計(jì)算功能(Pro)及在該故障斷開(kāi)相滿足重接條件時(shí)向自端子的斷路器發(fā)送重接指令的重接功能(Rec)，供電線路的重接方式通過(guò)該保護(hù)繼電器(RY)進(jìn)行高速重接，在自端子檢測(cè)出的故障斷開(kāi)后的故障相的線路電壓的值VL進(jìn)入由故障相的開(kāi)路非故障時(shí)的線路電壓Vk規(guī)定的允許范圍||VL|-|Vk||＜k1范圍內(nèi)時(shí)，向故障相斷路器發(fā)送接通指令。
文檔編號(hào)H02H3/28GK102160250SQ200980136520
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者堀政夫, 新莊敏, 飯沼繁雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝