专利名称:双自适应复合阻抗接地距离保护的制作方法
随着电力系统的发展，超高压电网结构日益复杂，其运行方式的变化也很大，接地距离保护也就广泛需要。
到目前为止，世界各国所用的接地距离保护装置，其阻抗测量元件都是利用全电气量实现的。因此在故障点过渡电阻以及不同相位助增电流的影响下，其保护范围将不能保持稳定，而产生伸长或缩短现象，并有可能发生超越误动作或失去方向性。这类阻抗继电器对于线路在岩石地质处接地以及经高杆植物接地地故障，其允许过渡电阻值是不够的。尤其用于短线路情况，可能起不到保护作用。
近年来国内外出现了利用故障量
参考比相以解决超越误动问题，但是因为其测量的基础量为全电气量，所以其他几方面的缺陷仍然没有解决。应用接地故障量
作极化量，分别与三相测量电压比相的短线路多相接地距离继电器，虽然解决了保护范围的稳定问题，同时也提高了允许过渡电阻值，满足了短线路接地保护的要求，但是不能适用于稍长线路。而且存在受定值及背后电源容量所限而允许过渡电阻值不够大的缺点。
以故障量
作极化量的阻抗测量原理不反应全相振荡，当接地故障与振荡相重叠时也会发生不正确的测量，因而需要附加振荡闭锁装置。现有的振荡闭锁装置都是反应故障初瞬间保护安装点电气量变化而动作，对保护短时开放，然后进行闭锁，一般是采取振荡平息后经一段延时复归的方式。这类振荡闭锁的缺点是故障后振荡发展很快，在其开放期间测量元件可能误动作;在振荡中和平息后的一段时间内线路脱离保护，遇有转换性故障或相继故障则发生拒动。
本发明所提出的双自适应复合接地阻抗继电器从原理上消除了过渡电阻、系统运行方式等因素对测量距离的影响，以及保护定值、电源容量等因素对允许接地过渡电阻值的影响。其特性是由三组比相方程式所共同限定的。按其功能可分为以下三部份
1)距离测量部分
取
为极化量与测量电压
比相，当
滞后由
所定的动作边界限时测量部分动作，其动作条件方程式为
式中-被保护线路末端短路的
之间的相位角
Rg-故障点的接地过渡电阻
-测量电压＝
-保护安装点的零序电压
K-零序电流补偿系数
-流经保护安装点的相电流和零序电流
-故障点零序电流
Zf-故障线段阻抗
ZR-测量元件的整定阻抗
Im-取虚数值的符号
从公式(1)当
同相时括号内后一项无论R取任何值均无虚数输出，ZR和线路阻抗Z1l的阻抗角相同并用线路单位阻抗及长度表示，经整理则得Lf-LR≤0。最后以故障点距离Lf和整定点的距离LR之差为动作条件。这就说明这种阻抗继电器的动作阻抗特性能够与接地过渡电阻以及助增电流所带来的感受阻抗变化自动相适应，而得以维持保护范围不变。所以它才是一种真正反应故障点位置而动作的距离测量原理。利用
作极化量时则测量部份具有方向性。
2)允许过渡值的自适应部份
处于单相接地故障线路的受端及两相接地短路的滞后故障相时，在大接地过渡电阻的影响下，将出现不正常工作状态。当过渡电阻Rg增大到使
领先保护安装点背后等价电势后，测量部份将出现区内短路拒动或区外故障的超越误动。
为了防止区外短路时的超越误动，在复合相阻抗继电器中增加一个能够根据系统运行状态自动调整允许电阻值的环节，以保证在不发生误动的条件下使允许电阻达到最大可能值。利用
与
比相并将动作相位定为
滞后
4°-5°-240°，用其限制动作相位在3IOΣ滞后于保护装置背后电势范围以内，其动作方程式为
式中α1和α2分别为5°和60°。两个比相式，以“或”关系输出。这部份在复合相阻抗继电器中允许过渡电阻值小于距离测量部份出现误动作的过渡电阻值，并通过“与”门限制整个继电器输出误动作信号。允许过渡电阻值的自动调整部份允许电阻值，随系统运行参数而变化，并在可靠防止误动的前题下将允许电阻值提高到最大值，使复合相阻抗继电器的允许电阻值对系统参数具有自适应的性能。当故障线路从对端跳开或领前故障相跳开以后，这部份对复合阻抗的允许电阻值的限制作用自动消失。
(3)选相部份及振荡闭锁
采用方向阻抗作为复合相阻抗的选相部份，其动作方程式为
式中
-躲负载阻抗的测量电压;
-保护按装点相电压;α-动作相位角
如所周知，方向阻抗元件在单相接地时，某些情况下非故障相元件可能误动作。结合本接地距离保护原理的特点，复合阻抗的允许电阻值主要决定于选相部份的动作特性，同时需要正确的选出正常工作的故障相。本发明采取下列措施
a)将最大灵敏角α调小到45°-60°之间，以增大保护电阻能力同时减少领前非故障相选相部份误动作的可能性。
b)对滞后相实行循环闭锁，以消除滞后相复合阻抗的误动作。
c)在个别情况下，可按防止领前非故障相选相部份误动的条件，适当地减小零序电流补偿系数K值，以保证正确地选出正常工作的故障相。
复合相阻抗中的距离测量部份在理想情况下是不反应过渡电阻的，因此复合相阻抗的允许电阻值是由选相部份决定的，减小选相元件方向阻抗特性最大灵敏角，便可增加允许电阻值。
根据接地距离不作三相对称性故障保护的特点，利用三支复合阻抗中选相部份的动作状态为判据以实现本接地距离保护振荡闭锁三个选相元件中只有一个或两个动作，判断为接地故障允许跳闸;如果三个选相元件都动作，则判断为振荡而对保护装置加以闭锁。采用这种振荡闭锁，分辨力较高而且电子元件反应速度较快，实现振荡闭锁和返回在数毫秒内即可完成，这样可以作到及时可靠的闭锁又可以使线路不脱离保护。当接地故障与振荡重叠时，故障相选相部份处于动作状态，线路两侧等价电势之间摆动角增大首先使非故障相选相部份动作，振荡闭锁装置输出闭锁信号，可以防止距离测量部份误动作;当电势间摆动角缩小到使非故障相选相部份返回解除对保护的闭锁，如果同时又满足允许过渡电阻自适应部份的动作条件，则故障相距离测量部份便能够正确测量，并随时动作切除故障。
本发明的实施例如附图1所示，1，3，4，5为50周带通虑波器;2，6为移相回路;7，8，9，11，13为方波形成回路;10，12，14为反相方波形成回路;15，16，17，为比相回路;18为循环闭锁回路;19为复合“与”门，20为时间元件。
复合接地相阻抗继电器是由
四个电气量，分别进行三组比相，并将三组比相器的输出通过“与”门来完成功能上的复合而具有X、R双自适应性能。
-按躲负载阻抗整定的测量电压;
-按线路阻抗整定的测量电压;
-保护安装点的相电压;
-零序电压(电流)
距离测量部份
比相的实现首先使
经虑波器5，移相器6，方波形成器13，反相方波形成器14;
经滤波器4，方波形成器11，反相方波形成器12;然后通过比相器17进行比相。由于在系统正常运行情况下
不存在因此不能采用“异或”门比相器而必需采用两个量同时存在并且其相位满足动作条件时才有输出的“与”“或”门比相器。
允许过渡电阻自适应部份
比相的实现首先使
经虑波器3，方波形成器9，反方波形成器10;然后与上述整波后的
通过比相器16进行比相。由于动作相位范围从
滞后
4°～5°-240°，因此必需采用能满足此要求的特殊比相器
选相部份
比相的实现首先使
经虑波器1，方波形成器7;
经移相器2根据最大灵敏角接近45°而调整，以增大保护电阻能力;然后经“异或”门比相器15进行比相。故障相比相器15的输出通过循环闭锁回路闭锁滞后相的输出，如果此时领前相没有输出信号，则故障相选相部份动作。
以上三部份比相结果，加入零序电流起动共同输入复合“与”门19而实现接地距离保护。通过延时元件20起动跳闸回路。
如附图2所示本实用新型接地距离保护装置由电流元件
，电压元件
，三个复合相阻抗继电器及逻辑回路中的六只“与”门，五只“或”门，九只“否”回路及十个时间元件所组成。并有跳闸电源继电器Qj，保护段切换继电器QHj，和信号继电器X，VX。
1.三段距离测量部份A，B，C相三个复合阻抗继电器分别通过时间元件2，3，4输出到“或”门4，然后经过振荡闭锁的“否”回路7以及保护段切换的“否”9回路，到跳闸输出“或”门5。第二段保护回路在“否”9之前输出到时间元件8。经延时也可以送一个信号到“或”门5;第三段是从选相部份通过“或”门2到“否”回路6，输出信号到时间元件9，同时输出到“与”门6以便起动跳闸电源继电器Qj，经时延后也可以通过“或”门5跳闸。“否”回路6输出信号到时间元件9，同时经“否”8及时间元件10起动切换继电器。这条回路引入“否”8是为了保证在第一段跳闸过程中不进行保护段的切换。
2.当A，B，C三个选相部份均有输出时，“与”门4有输出，瞬时通过“否”回路7对各相复合阻抗继电器的输出加以闭锁，防止误动作。振荡闭锁部份由A，B，C三相复合阻抗继电器的选相部份，“与”门4，时间元件5，和“否”回路7组成。当线路任何一相或两相发生接地故障时“与”门4无输出，“否”回路7无信号，则故障相复合阻抗继电器的动作信号可以达到跳闸回路，如果是区外短路当两侧电源摆动角增大到使非故障相选相部份动作以后，三个选相部份均有输出到“与”门4，并通过时件元件5输出否信号到“否”回路7，便可以防止复合阻抗继电器的误动。时间元件5返回稍带延时，以防止在摆角减小过程中选相部份中有返回快于误动作的复合阻抗元件而造成误动作。“与”门4，输出通过“否”6对第三段加以闭锁，并防止不必要的切换。
3.断线闭锁回路当电压回路断线只有
，无零序电流I02而不动作时，
信号通过“否”2再经过时间元件1起动信号继电器VX，与此时输出一个闭锁信号经“否”1闭锁I02的输出，防止外部短路零序电流I，电流元件动作而引起误动作，此时“与”门6，当无I通过来的信号，则不起动电流继电器Qj，而防止误动作。
4.重合闸后加速及手动合闸加速信号通过“或”1送信号到“与”门5，此时有I01信号或有选相部份动作信号通过“或”3，则可通过时间元件6进行加速跳闸。
权利要求
1、一种接地距离保护方法其特征在于
a)所用阻抗继电器的动作阻抗特性能够与接地过渡阻抗、系统运行参数以及助增电流所带来的感受阻抗变化自相适应，是由三组比相方程式所共同限定的；
一.取
比相，作为距离测量部份；
二.利用
比相，作为过渡自适应部份；
三.采用
比相作为复合阻抗的选相部份。
b)利用三支复合阻抗中选相部份的动作状态为判据，独立实现本接地距离保护的振荡闭锁。
2、如权利要求
1(a)一，所述的接地距离保护方法其特征在于双自适应特性中X值自适应取
为极化量与测量电压
比相，并以
为动作实现条件。
3、如权利要求
1(a)二、所述的接地距离保护方法其特征在于双自适应特性中R值自适应是利用U与U比相，并以
两式的“或”输出为动作实现条件。
4、如权利要求
1(a)三、所述的接地距离保护方法其特征在于采用方向阻抗作复合阻抗的选相部份，并有以下增大保护电阻能力和提高选相可靠性的方法
a)转移相位动作条件取
可以增大保护电阻能力并可以减少单相接地时领前非故障相选相部份误动的可能性;
b)采取领前相动作闭锁滞后相的循环闭锁方式限制滞后相选相部份的误选相;
c)采取减小零序电流补偿系数K值的方法，可以可靠地防止领前非故障相的误选相。
5、如权利要求
1(b)所述的接地距离保护方法其特征在于利用三支复合阻抗中选相部份的动作状态为判据，当三个选相元件同时动作时进行振荡闭锁。并采用反应速度较高的电子回路可以可靠的闭锁又可以使线路不脱离保护。
6、一种接地距离保护装置其特征在于利用15、16、17三个比相器实现下列三组比相，再加入零序电流起动共同输入复合“与”门19而实现接地距离保护。
7、如权利要求
6所述的接地保护装置其特征在于采用
和
两个量同时存在，并且其相位满足动作条件时才有输出的“与”“或”门比相器17，实现距离测量部份比相。
8、如权利要求
6所述的接地距离保护装置其特征在于采用其动作相位范围能满足
滞后
4°～5°-240°的比相器16，实现允许过渡电阻自适应部份比相。
9、如权利要求
6所述的接地距离保护装置其特征在于经移相器2，根据最大灵敏角接近45°而调整
的相位，然后经“异或”门比相器15，进行故障相比相。有输出信号时对滞后相通过其“否”18进行闭锁;在“否”18无邻前相输入信号的情况下，完成故障相的选相，构成循环闭锁。
10、如权利要求
6所述的接地距离保护装置其特征在于利用三相复合阻抗继电器的选相部份，“与”门4，时间元件5，和“否”回路6、7组成独立的振荡闭锁部份。
专利摘要
本发明为一种具有阻抗自适应性能的接地距离保护。
采用双自适应复合阻抗测量继电器，及利用其中选相部份独立实现振荡闭锁的接地距离保护。从原理上消除了过渡电阻对测量距离的影响；并解决了系统运行方式和保护定值对允许过渡电阻的影响。能及时可靠的实现振荡闭锁又可以使线路不脱离保护。
文档编号H02H7/26GK87100595SQ87100595
公开日1988年10月19日 申请日期1987年2月9日
发明者魏连壁 申请人:水利电力部电力科学研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan