具有零序电压补偿的零序方向测量方法

专利名称：具有零序电压补偿的零序方向测量方法
技术领域：
本发明涉及电力系统领域，更具体地涉及继电保护的方法。
背景技术：
输电线路是电力系统发电、输送电等的基本设备，在电力系统中占有非常重要的地位。而输电线路往往需要穿越山区、高原等地，近年来频繁发生由于对树枝、毛竹放电及雷害、山火造成的高阻接地故障，对主系统影响较大，容易造成电网解列，以及变压器越级跳闸等重大事故。高压线路保护担负输送电的重要任务，是电力系统的重要枢纽。它们造价极为昂贵，一旦因故障而遭到损坏，检修难度大、时间长，对国民经济造成的直接和间接损失十分巨大。这样就对高压线路保护装置的选择性、快速性、可靠性、灵敏性提出了更高的要求。
对于220KV～750KV的高压线路保护，由于传输距离比较长，线路经过的地区比较复杂，往往会遇到各种形式的故障，近年来由于高阻接地故障引起的保护拒动的现象时有发生。当发生高阻间断性接地故障时，由于存在寄生电压，引起线路微机高频保护不能及时动作出口，导致停电范围进一步扩大的事故，严重影响了安全运行。对于高阻故障，目前解决的办法主要是靠后备零序保护来动作跳闸，而高压零序保护要保证选择性、可靠性，则需要零序方向准确判出零序正方向来把关，保证只有在保护范围内故障时，本保护装置才可以动作，反方向保护不能动作。目前零序方向主要是靠比较零序电压和零序电流之间的相角差在某一范围内才认为是在保护的正方向发生了故障，在其它的角度范围则认为是反方向故障。
目前传统的零序方向元件判据如下在零序电压和零序电流大于一定数值时，判据如下D3I0=3U·0/3I·0]]>式中30、 分别为保护安装处的零序电压，零序电流。
对于保护TA(电流测量元件)，TV(电压测量元件)来说，有一定的范围精度，如10％的误差，对测量元件来说是允许其有误差的，这就要求当零序电压和零序电流小于一定数值时，不允许保护判方向，零序电流小则零序保护基本动作条件不满足，则不能动作，现场运行情况表明，在高阻接地故障时，零序电流条件一般都能满足零序保护的动作条件，而零序电压由于接地点不同，在高阻接地时往往不能满足精度要求。本发明针对目前高阻接地零序电压条件不能满足判零序方向的要求存在的问题，提出一种对零序电压元件进行有条件的补偿的算法，满足计算零序方向的要求。

发明内容
对于高阻接地故障，保护安装处的零序测量电压可能较低，零序电压不能满足判零序方向的精度的问题，本发明提供了一种通过对零序电压元件进行有效的补偿，从而提高了正方向接地故障情况下的零序电压数值，从而满足判零序方向的零序电压的条件。采用本发明后，可以有效的解决此类问题。该方法包括如下步骤线路保护装置对互感器的电流电压波形进行采样得到电流电压瞬时值；通过傅氏算法求出各电气量的复数形式；通过滤序算法滤出电流和电压的零序分量；若零序电压大于计算零序方向的门槛值，则按正常的方法计算零序方向；若零序电压小于计算零序方向的零序电压门槛值，则用补偿后的零序电压与零序电压门槛值进行比较，若大于，则进行零序元件的方向计算。该方法对高阻接地故障的识别更加准确，在提高灵敏度的同时可保证保护的安全可靠运行，较好地解决了长期以来高阻接地故障时，现有保护不能正确动作的技术难题。


附图1为零序补偿方向元件的逻辑框图。
具体实施方案以下论述中的符号使用如下电流互感器(简称TA，以下同)和电压互感器(简称TV，以下同)。
首先保护根据保护安装处的TA和TV测得电流和电压的瞬时值。
其次通过傅氏算法求出各电气量的复数形式，然后可通过下式所示的滤序算法滤出保护安装处的零序电流的实部3I0Re。和虚部3I0Im和零序电压的实部3U0Re。和虚部3U0Im3I0Re=IaRe+IbRe+IcRe3I0Im＝IaIm+IbIm+IcIm(1)3U0Re=UaRc+UbRe+UcRe3U0Im=UaIm+UbIm+UcIm式中3I0Re、3I0Im、3U0Re、3U0Im分别为零序电流的实部和虚部，零序电压的实部和虚部，IaRe，IaIm，IbReIbIm，IcRe，IcIm，UaRe，UaIm，UbReUbIm，UcRe，UcIm分别为A，B，C相电流和电压的实部和虚部。
根据附图显示的保护逻辑图，保护采用自产的零序电流和零序电压计算零序方向，根据零序电压的大小的不同决定是否进行补偿。若零序电压小于零序电压门槛值，则使用下式计算的零序电压代替原零序电压3U0′·=3U0·-Z0*3I0·---(2)]]>式中3＇0、30、 Z0分别为补偿后的零序电压、原保护测量处的零序电压、保护测量处的零序电流、保护线路的零序阻抗。
零序方向的最大灵敏角，一般为零序电流超前零序电压75°～85°。
用该重新计算出的零序电压值再与门槛值作比较，若大于门槛值则利用下式进行零序方向的计算D3I0=(3U·0-3I0*Z0·)/3I·0]]>式中D3I0为计算所获得的零序方向，若补偿后的零序方向D3I0满足正方向的要求，则允许零序保护进行跳闸。
其中采用补偿后的零序电压进行零序方向计算的条件可用下式给出(3U0<U0MK)∩((|3U·0-Z0*3I·0|)>U0MK)]]>式中Z0为线路的零序阻抗值， 、30分别为保护所测的零序电流和零序电压，U0MK为是否使用零序补偿元件的门槛。
根据附图1显示的保护逻辑图，在TA和TV都没有发生异常的情况下，若存在零序电流和零序电压，且零序电流大于门槛值，那么，在零序电压大于零序电压门槛时，使用传统的零序电压计算零序方向，若零序电压低于零序电压门槛值，则用补偿后的零序电压计算零序方向。
当发生保护线路内部高阻故障时，保护安装处的零序电压可能比较小，故障处的过渡电阻越大，保护安装处的零序电压越小，目前，许多地方发生过高阻故障，由理论分析可知，零序电压经过补偿计算后，可以满足计算零序方向的电压的要求；但当TV发生二次回路断线时，由于对计算零序电压有影响，若TA发生二次回路断线时，对计算零序电流有影响。因此若TA和TV皆发生二次回路断线，或某一个断线时又发生区外故障，则可能引起本保护的误动，因此当保护判出发生了TA或TV断线时，将闭锁本保护。
实际上，在复杂的区外故障暂态过程中，例如当区外近端故障，保护所测的零序电压可以满足条件，因此在反向故障时，本方向元件不会误动作。当发生相间故障时，由于没有零序电压，同时也没有零序电流，故本元件也不会发生误动作。
综上所述，本发明在零序电压小于零序电压门槛值时，将零序电压进行有效的补偿，并以补偿后的零序电压和零序电流计算零序方向，在提高灵敏度的同时可保证保护装置的安全可靠运行。
权利要求
1.一种在电力系统的高压输电线路零序保护中判断零序方向的方法，该方法包括如下步骤线路保护装置对互感器的电流电压波形采样得到电流电压瞬时值；通过傅氏算法求出各电气量的复数形式；通过滤序算法滤出电流和电压的零序分量；其特征在于若算出的零序电压值小于门槛值，则利用一计算式重新计算零序电压的值作为补偿，来代替原零序电压的值；所述计算式为3U·0′=3U·0-Z0*3I·0]]>式中3′0、30、 、Z0分别为补偿后的零序电压、原保护测量处的零序电压、保护测量处的零序电流、保护线路的零序阻抗；用该重新计算出的零序电压值再与门槛值作比较，若大于门槛值则利用下式进行零序方向的计算D3I0=(3U·0-3I·0*Z0)/3I·0]]>式中D3I0为计算所获得的零序方向，若补偿后的零序方向D3I0满足正方向的要求，则允许零序保护进行跳闸。
2.如权利要求1的方法，其中采用补偿后的零序电压进行零序方向计算的条件可用下式给出(3U0<U0MK)∩((|3U·0-Z0*3I·0|)>U0MK)]]>式中Z0为线路的零序阻抗值， 、30分别为保护所测的零序电流和零序电压，UOMK为是否使用零序补偿元件的门槛。
全文摘要
本发明涉及电力系统领域中继电保护的方法。公开了一种通过对保护安装处所测的零序电压进行一定的补偿，然后判断零序方向的方法。该方法包括如下步骤高压线路保护装置对互感器的电流电压波形进行采样得到电流电压瞬时值；通过傅氏算法求出各电气量的复数形式；通过滤序算法滤出保护安装处的零序电流和零序电压；首先判断零序电流元件是否满足条件，其次对零序电压元件进行判断，若小于一定值则投入零序电压补偿元件，即该定值作为零序补偿元件投入的必要条件。若使用补偿后的零序电压计算的零序方向元件为正方向，则可认为该继电保护所测的零序方向为正方向。该方法对线路高阻接地故障时的零序方向识别更加准确，提高了零序保护的选择性、可靠性。在提高零序保护的灵敏度的同时可保证保护的安全可靠运行。
文档编号G01R31/08GK1700027SQ20051007527
公开日2005年11月23日 申请日期2005年6月10日 优先权日2005年6月10日
发明者徐振宇, 杜兆强, 张月品, 伍叶凯 申请人:北京四方继保自动化股份有限公司