專利名稱:雙自適應(yīng)復(fù)合阻抗接地距離保護(hù)的制作方法
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，超高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，其運(yùn)行方式的變化也很大，接地距離保護(hù)也就廣泛需要。
到目前為止，世界各國(guó)所用的接地距離保護(hù)裝置，其阻抗測(cè)量元件都是利用全電氣量實(shí)現(xiàn)的。因此在故障點(diǎn)過(guò)渡電阻以及不同相位助增電流的影響下，其保護(hù)范圍將不能保持穩(wěn)定，而產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短現(xiàn)象，并有可能發(fā)生超越誤動(dòng)作或失去方向性。這類阻抗繼電器對(duì)于線路在巖石地質(zhì)處接地以及經(jīng)高桿植物接地地故障，其允許過(guò)渡電阻值是不夠的。尤其用于短線路情況，可能起不到保護(hù)作用。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了利用故障量
參考比相以解決超越誤動(dòng)問(wèn)題，但是因?yàn)槠錅y(cè)量的基礎(chǔ)量為全電氣量，所以其他幾方面的缺陷仍然沒(méi)有解決。應(yīng)用接地故障量
作極化量，分別與三相測(cè)量電壓比相的短線路多相接地距離繼電器，雖然解決了保護(hù)范圍的穩(wěn)定問(wèn)題，同時(shí)也提高了允許過(guò)渡電阻值，滿足了短線路接地保護(hù)的要求，但是不能適用于稍長(zhǎng)線路。而且存在受定值及背后電源容量所限而允許過(guò)渡電阻值不夠大的缺點(diǎn)。
以故障量
作極化量的阻抗測(cè)量原理不反應(yīng)全相振蕩，當(dāng)接地故障與振蕩相重疊時(shí)也會(huì)發(fā)生不正確的測(cè)量，因而需要附加振蕩閉鎖裝置?，F(xiàn)有的振蕩閉鎖裝置都是反應(yīng)故障初瞬間保護(hù)安裝點(diǎn)電氣量變化而動(dòng)作，對(duì)保護(hù)短時(shí)開(kāi)放，然后進(jìn)行閉鎖，一般是采取振蕩平息后經(jīng)一段延時(shí)復(fù)歸的方式。這類振蕩閉鎖的缺點(diǎn)是故障后振蕩發(fā)展很快，在其開(kāi)放期間測(cè)量元件可能誤動(dòng)作;在振蕩中和平息后的一段時(shí)間內(nèi)線路脫離保護(hù)，遇有轉(zhuǎn)換性故障或相繼故障則發(fā)生拒動(dòng)。
本發(fā)明所提出的雙自適應(yīng)復(fù)合接地阻抗繼電器從原理上消除了過(guò)渡電阻、系統(tǒng)運(yùn)行方式等因素對(duì)測(cè)量距離的影響，以及保護(hù)定值、電源容量等因素對(duì)允許接地過(guò)渡電阻值的影響。其特性是由三組比相方程式所共同限定的。按其功能可分為以下三部份
1)距離測(cè)量部分
取
為極化量與測(cè)量電壓
比相，當(dāng)
滯后由
所定的動(dòng)作邊界限時(shí)測(cè)量部分動(dòng)作，其動(dòng)作條件方程式為

式中-被保護(hù)線路末端短路的
之間的相位角
Rg-故障點(diǎn)的接地過(guò)渡電阻

-測(cè)量電壓＝

-保護(hù)安裝點(diǎn)的零序電壓
K-零序電流補(bǔ)償系數(shù)

-流經(jīng)保護(hù)安裝點(diǎn)的相電流和零序電流

-故障點(diǎn)零序電流
Zf-故障線段阻抗
ZR-測(cè)量元件的整定阻抗
Im-取虛數(shù)值的符號(hào)
從公式(1)當(dāng)
同相時(shí)括號(hào)內(nèi)后一項(xiàng)無(wú)論R取任何值均無(wú)虛數(shù)輸出，ZR和線路阻抗Z1l的阻抗角相同并用線路單位阻抗及長(zhǎng)度表示，經(jīng)整理則得Lf-LR≤0。最后以故障點(diǎn)距離Lf和整定點(diǎn)的距離LR之差為動(dòng)作條件。這就說(shuō)明這種阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗特性能夠與接地過(guò)渡電阻以及助增電流所帶來(lái)的感受阻抗變化自動(dòng)相適應(yīng)，而得以維持保護(hù)范圍不變。所以它才是一種真正反應(yīng)故障點(diǎn)位置而動(dòng)作的距離測(cè)量原理。利用
作極化量時(shí)則測(cè)量部份具有方向性。
2)允許過(guò)渡值的自適應(yīng)部份
處于單相接地故障線路的受端及兩相接地短路的滯后故障相時(shí)，在大接地過(guò)渡電阻的影響下，將出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)。當(dāng)過(guò)渡電阻Rg增大到使
領(lǐng)先保護(hù)安裝點(diǎn)背后等價(jià)電勢(shì)后，測(cè)量部份將出現(xiàn)區(qū)內(nèi)短路拒動(dòng)或區(qū)外故障的超越誤動(dòng)。
為了防止區(qū)外短路時(shí)的超越誤動(dòng)，在復(fù)合相阻抗繼電器中增加一個(gè)能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整允許電阻值的環(huán)節(jié)，以保證在不發(fā)生誤動(dòng)的條件下使允許電阻達(dá)到最大可能值。利用
與
比相并將動(dòng)作相位定為
滯后
4°-5°-240°，用其限制動(dòng)作相位在3IOΣ滯后于保護(hù)裝置背后電勢(shì)范圍以內(nèi)，其動(dòng)作方程式為

式中α1和α2分別為5°和60°。兩個(gè)比相式，以“或”關(guān)系輸出。這部份在復(fù)合相阻抗繼電器中允許過(guò)渡電阻值小于距離測(cè)量部份出現(xiàn)誤動(dòng)作的過(guò)渡電阻值，并通過(guò)“與”門限制整個(gè)繼電器輸出誤動(dòng)作信號(hào)。允許過(guò)渡電阻值的自動(dòng)調(diào)整部份允許電阻值，隨系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)而變化，并在可靠防止誤動(dòng)的前題下將允許電阻值提高到最大值，使復(fù)合相阻抗繼電器的允許電阻值對(duì)系統(tǒng)參數(shù)具有自適應(yīng)的性能。當(dāng)故障線路從對(duì)端跳開(kāi)或領(lǐng)前故障相跳開(kāi)以后，這部份對(duì)復(fù)合阻抗的允許電阻值的限制作用自動(dòng)消失。
(3)選相部份及振蕩閉鎖
采用方向阻抗作為復(fù)合相阻抗的選相部份，其動(dòng)作方程式為

式中
-躲負(fù)載阻抗的測(cè)量電壓;
-保護(hù)按裝點(diǎn)相電壓;α-動(dòng)作相位角
如所周知，方向阻抗元件在單相接地時(shí)，某些情況下非故障相元件可能誤動(dòng)作。結(jié)合本接地距離保護(hù)原理的特點(diǎn)，復(fù)合阻抗的允許電阻值主要決定于選相部份的動(dòng)作特性，同時(shí)需要正確的選出正常工作的故障相。本發(fā)明采取下列措施
a)將最大靈敏角α調(diào)小到45°-60°之間，以增大保護(hù)電阻能力同時(shí)減少領(lǐng)前非故障相選相部份誤動(dòng)作的可能性。
b)對(duì)滯后相實(shí)行循環(huán)閉鎖，以消除滯后相復(fù)合阻抗的誤動(dòng)作。
c)在個(gè)別情況下，可按防止領(lǐng)前非故障相選相部份誤動(dòng)的條件，適當(dāng)?shù)販p小零序電流補(bǔ)償系數(shù)K值，以保證正確地選出正常工作的故障相。
復(fù)合相阻抗中的距離測(cè)量部份在理想情況下是不反應(yīng)過(guò)渡電阻的，因此復(fù)合相阻抗的允許電阻值是由選相部份決定的，減小選相元件方向阻抗特性最大靈敏角，便可增加允許電阻值。
根據(jù)接地距離不作三相對(duì)稱性故障保護(hù)的特點(diǎn)，利用三支復(fù)合阻抗中選相部份的動(dòng)作狀態(tài)為判據(jù)以實(shí)現(xiàn)本接地距離保護(hù)振蕩閉鎖三個(gè)選相元件中只有一個(gè)或兩個(gè)動(dòng)作，判斷為接地故障允許跳閘;如果三個(gè)選相元件都動(dòng)作，則判斷為振蕩而對(duì)保護(hù)裝置加以閉鎖。采用這種振蕩閉鎖，分辨力較高而且電子元件反應(yīng)速度較快，實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖和返回在數(shù)毫秒內(nèi)即可完成，這樣可以作到及時(shí)可靠的閉鎖又可以使線路不脫離保護(hù)。當(dāng)接地故障與振蕩重疊時(shí)，故障相選相部份處于動(dòng)作狀態(tài)，線路兩側(cè)等價(jià)電勢(shì)之間擺動(dòng)角增大首先使非故障相選相部份動(dòng)作，振蕩閉鎖裝置輸出閉鎖信號(hào)，可以防止距離測(cè)量部份誤動(dòng)作;當(dāng)電勢(shì)間擺動(dòng)角縮小到使非故障相選相部份返回解除對(duì)保護(hù)的閉鎖，如果同時(shí)又滿足允許過(guò)渡電阻自適應(yīng)部份的動(dòng)作條件，則故障相距離測(cè)量部份便能夠正確測(cè)量，并隨時(shí)動(dòng)作切除故障。
本發(fā)明的實(shí)施例如附圖1所示，1，3，4，5為50周帶通慮波器;2，6為移相回路;7，8，9，11，13為方波形成回路;10，12，14為反相方波形成回路;15，16，17，為比相回路;18為循環(huán)閉鎖回路;19為復(fù)合“與”門，20為時(shí)間元件。
復(fù)合接地相阻抗繼電器是由
四個(gè)電氣量，分別進(jìn)行三組比相，并將三組比相器的輸出通過(guò)“與”門來(lái)完成功能上的復(fù)合而具有X、R雙自適應(yīng)性能。

-按躲負(fù)載阻抗整定的測(cè)量電壓;

-按線路阻抗整定的測(cè)量電壓;

-保護(hù)安裝點(diǎn)的相電壓;

-零序電壓(電流)
距離測(cè)量部份
比相的實(shí)現(xiàn)首先使
經(jīng)慮波器5，移相器6，方波形成器13，反相方波形成器14;
經(jīng)濾波器4，方波形成器11，反相方波形成器12;然后通過(guò)比相器17進(jìn)行比相。由于在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下
不存在因此不能采用“異或”門比相器而必需采用兩個(gè)量同時(shí)存在并且其相位滿足動(dòng)作條件時(shí)才有輸出的“與”“或”門比相器。
允許過(guò)渡電阻自適應(yīng)部份
比相的實(shí)現(xiàn)首先使
經(jīng)慮波器3，方波形成器9，反方波形成器10;然后與上述整波后的
通過(guò)比相器16進(jìn)行比相。由于動(dòng)作相位范圍從
滯后
4°～5°-240°，因此必需采用能滿足此要求的特殊比相器
選相部份
比相的實(shí)現(xiàn)首先使
經(jīng)慮波器1，方波形成器7;
經(jīng)移相器2根據(jù)最大靈敏角接近45°而調(diào)整，以增大保護(hù)電阻能力;然后經(jīng)“異或”門比相器15進(jìn)行比相。故障相比相器15的輸出通過(guò)循環(huán)閉鎖回路閉鎖滯后相的輸出，如果此時(shí)領(lǐng)前相沒(méi)有輸出信號(hào)，則故障相選相部份動(dòng)作。
以上三部份比相結(jié)果，加入零序電流起動(dòng)共同輸入復(fù)合“與”門19而實(shí)現(xiàn)接地距離保護(hù)。通過(guò)延時(shí)元件20起動(dòng)跳閘回路。
如附圖2所示本實(shí)用新型接地距離保護(hù)裝置由電流元件
，電壓元件
，三個(gè)復(fù)合相阻抗繼電器及邏輯回路中的六只“與”門，五只“或”門，九只“否”回路及十個(gè)時(shí)間元件所組成。并有跳閘電源繼電器Qj，保護(hù)段切換繼電器QHj，和信號(hào)繼電器X，VX。
1.三段距離測(cè)量部份A，B，C相三個(gè)復(fù)合阻抗繼電器分別通過(guò)時(shí)間元件2，3，4輸出到“或”門4，然后經(jīng)過(guò)振蕩閉鎖的“否”回路7以及保護(hù)段切換的“否”9回路，到跳閘輸出“或”門5。第二段保護(hù)回路在“否”9之前輸出到時(shí)間元件8。經(jīng)延時(shí)也可以送一個(gè)信號(hào)到“或”門5;第三段是從選相部份通過(guò)“或”門2到“否”回路6，輸出信號(hào)到時(shí)間元件9，同時(shí)輸出到“與”門6以便起動(dòng)跳閘電源繼電器Qj，經(jīng)時(shí)延后也可以通過(guò)“或”門5跳閘。“否”回路6輸出信號(hào)到時(shí)間元件9，同時(shí)經(jīng)“否”8及時(shí)間元件10起動(dòng)切換繼電器。這條回路引入“否”8是為了保證在第一段跳閘過(guò)程中不進(jìn)行保護(hù)段的切換。
2.當(dāng)A，B，C三個(gè)選相部份均有輸出時(shí)，“與”門4有輸出，瞬時(shí)通過(guò)“否”回路7對(duì)各相復(fù)合阻抗繼電器的輸出加以閉鎖，防止誤動(dòng)作。振蕩閉鎖部份由A，B，C三相復(fù)合阻抗繼電器的選相部份，“與”門4，時(shí)間元件5，和“否”回路7組成。當(dāng)線路任何一相或兩相發(fā)生接地故障時(shí)“與”門4無(wú)輸出，“否”回路7無(wú)信號(hào)，則故障相復(fù)合阻抗繼電器的動(dòng)作信號(hào)可以達(dá)到跳閘回路，如果是區(qū)外短路當(dāng)兩側(cè)電源擺動(dòng)角增大到使非故障相選相部份動(dòng)作以后，三個(gè)選相部份均有輸出到“與”門4，并通過(guò)時(shí)件元件5輸出否信號(hào)到“否”回路7，便可以防止復(fù)合阻抗繼電器的誤動(dòng)。時(shí)間元件5返回稍帶延時(shí)，以防止在擺角減小過(guò)程中選相部份中有返回快于誤動(dòng)作的復(fù)合阻抗元件而造成誤動(dòng)作。“與”門4，輸出通過(guò)“否”6對(duì)第三段加以閉鎖，并防止不必要的切換。
3.斷線閉鎖回路當(dāng)電壓回路斷線只有
，無(wú)零序電流I02而不動(dòng)作時(shí)，
信號(hào)通過(guò)“否”2再經(jīng)過(guò)時(shí)間元件1起動(dòng)信號(hào)繼電器VX，與此時(shí)輸出一個(gè)閉鎖信號(hào)經(jīng)“否”1閉鎖I02的輸出，防止外部短路零序電流I，電流元件動(dòng)作而引起誤動(dòng)作，此時(shí)“與”門6，當(dāng)無(wú)I通過(guò)來(lái)的信號(hào)，則不起動(dòng)電流繼電器Qj，而防止誤動(dòng)作。
4.重合閘后加速及手動(dòng)合閘加速信號(hào)通過(guò)“或”1送信號(hào)到“與”門5，此時(shí)有I01信號(hào)或有選相部份動(dòng)作信號(hào)通過(guò)“或”3，則可通過(guò)時(shí)間元件6進(jìn)行加速跳閘。
權(quán)利要求
1、一種接地距離保護(hù)方法其特征在于
a)所用阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗特性能夠與接地過(guò)渡阻抗、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)以及助增電流所帶來(lái)的感受阻抗變化自相適應(yīng)，是由三組比相方程式所共同限定的；
一.取
比相，作為距離測(cè)量部份；
二.利用
比相，作為過(guò)渡自適應(yīng)部份；
三.采用
比相作為復(fù)合阻抗的選相部份。
b)利用三支復(fù)合阻抗中選相部份的動(dòng)作狀態(tài)為判據(jù)，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)本接地距離保護(hù)的振蕩閉鎖。
2、如權(quán)利要求
1(a)一，所述的接地距離保護(hù)方法其特征在于雙自適應(yīng)特性中X值自適應(yīng)取
為極化量與測(cè)量電壓
比相，并以
為動(dòng)作實(shí)現(xiàn)條件。
3、如權(quán)利要求
1(a)二、所述的接地距離保護(hù)方法其特征在于雙自適應(yīng)特性中R值自適應(yīng)是利用U與U比相，并以
兩式的“或”輸出為動(dòng)作實(shí)現(xiàn)條件。
4、如權(quán)利要求
1(a)三、所述的接地距離保護(hù)方法其特征在于采用方向阻抗作復(fù)合阻抗的選相部份，并有以下增大保護(hù)電阻能力和提高選相可靠性的方法
a)轉(zhuǎn)移相位動(dòng)作條件取
可以增大保護(hù)電阻能力并可以減少單相接地時(shí)領(lǐng)前非故障相選相部份誤動(dòng)的可能性;
b)采取領(lǐng)前相動(dòng)作閉鎖滯后相的循環(huán)閉鎖方式限制滯后相選相部份的誤選相;
c)采取減小零序電流補(bǔ)償系數(shù)K值的方法，可以可靠地防止領(lǐng)前非故障相的誤選相。
5、如權(quán)利要求
1(b)所述的接地距離保護(hù)方法其特征在于利用三支復(fù)合阻抗中選相部份的動(dòng)作狀態(tài)為判據(jù)，當(dāng)三個(gè)選相元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)進(jìn)行振蕩閉鎖。并采用反應(yīng)速度較高的電子回路可以可靠的閉鎖又可以使線路不脫離保護(hù)。
6、一種接地距離保護(hù)裝置其特征在于利用15、16、17三個(gè)比相器實(shí)現(xiàn)下列三組比相，再加入零序電流起動(dòng)共同輸入復(fù)合“與”門19而實(shí)現(xiàn)接地距離保護(hù)。
7、如權(quán)利要求
6所述的接地保護(hù)裝置其特征在于采用
和
兩個(gè)量同時(shí)存在，并且其相位滿足動(dòng)作條件時(shí)才有輸出的“與”“或”門比相器17，實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量部份比相。
8、如權(quán)利要求
6所述的接地距離保護(hù)裝置其特征在于采用其動(dòng)作相位范圍能滿足
滯后
4°～5°-240°的比相器16，實(shí)現(xiàn)允許過(guò)渡電阻自適應(yīng)部份比相。
9、如權(quán)利要求
6所述的接地距離保護(hù)裝置其特征在于經(jīng)移相器2，根據(jù)最大靈敏角接近45°而調(diào)整
的相位，然后經(jīng)“異或”門比相器15，進(jìn)行故障相比相。有輸出信號(hào)時(shí)對(duì)滯后相通過(guò)其“否”18進(jìn)行閉鎖;在“否”18無(wú)鄰前相輸入信號(hào)的情況下，完成故障相的選相，構(gòu)成循環(huán)閉鎖。
10、如權(quán)利要求
6所述的接地距離保護(hù)裝置其特征在于利用三相復(fù)合阻抗繼電器的選相部份，“與”門4，時(shí)間元件5，和“否”回路6、7組成獨(dú)立的振蕩閉鎖部份。
專利摘要
本發(fā)明為一種具有阻抗自適應(yīng)性能的接地距離保護(hù)。
采用雙自適應(yīng)復(fù)合阻抗測(cè)量繼電器，及利用其中選相部份獨(dú)立實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖的接地距離保護(hù)。從原理上消除了過(guò)渡電阻對(duì)測(cè)量距離的影響；并解決了系統(tǒng)運(yùn)行方式和保護(hù)定值對(duì)允許過(guò)渡電阻的影響。能及時(shí)可靠的實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖又可以使線路不脫離保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H7/26GK87100595SQ87100595
公開(kāi)日1988年10月19日 申請(qǐng)日期1987年2月9日
發(fā)明者魏連壁 申請(qǐng)人:水利電力部電力科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan