基于相邻线路零序电流实测的双回线路非同名相跨线接地故障复合电压保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于相邻线路零序电流实测的双回线路非同名相跨线接地故障复合电压保护方法：首先测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压、故障相电压突变量、故障相电流、故障相电流突变量、零序电流和两故障相电压，计算II回线路的零序电流相角，零序电流，计算I回线路正常运行时的故障相电压，然后判断I回线路保护整定范围处的故障相电压突变量幅值小于I回线路正常运行时的故障相电压幅值是否成立，以决定是否发出动作跳闸信号。本发明只用到单端单回线路电气量，具有很强的适应能力，消除了线间零序互感对保护动作性能的影响，简化继电保护装置硬件设计，保护正向出口非同名相跨线接地故障时无保护死区，保护反方向出口非同名相跨线接地故障时不误动作。
【专利说明】
基于相邻线路零序电流实测的双回线路非同名相跨线接地故 障复合电压保护方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种基于相邻线路零序 电流实测的双回线路非同名相跨线接地故障复合电压保护方法。
【背景技术】
[0002] 同杆并架双回线路具有占地面积少、造价成本低，连接电网运行稳定可靠，已成为 电力系统一种常见输电线路连接方式。同杆并架双回线路线间存在零序互感，零序互感对 零序补偿系数产生影响，进而产生附加阻抗，因零序互感引起的附加阻抗会导致保护装置 测量到的故障阻抗大于实际故障阻抗，造成同杆并架双回线路保护区内靠近保护整定范围 处发生接地故障时，保护出现误动作，对电网安全稳定运行不利。
[0003] 同杆并架双回线路即使发生经杆塔直接接地故障，在土壤电阻率较低的地区过渡 电阻也在10 Ω附近;在电阻率较高的地方过渡电阻可达30 Ω，或甚至更高。过渡电阻不为零 使得保护装置计算得到的故障阻抗除包含反应真实故障距离的故障阻抗分量外，还包含了 因过渡电阻而产生的附加阻抗。过渡电阻产生的附加阻抗呈阻感性或呈阻容性容易造成接 地阻抗距离保护拒动或稳态超越。保护误动或拒动，会给电力系统安全运行带来重大的损 失，甚至有可能会威胁到电力系统的稳定性。
[0004] 现有同杆并架双回线路接地距离保护的动作特性圆边界经过坐标原点，由于坐标 原点位于动作特性圆边界上，保护正向出口接地故障时保护存在死区，且随着过渡电阻和 负荷电流增大，保护正向出口死区越大。由于坐标原点位于动作特性圆边界上，保护反方向 出口接地故障存在误动的可能，且过渡电阻越大，保护反方向出口接地故障时保护越容易 误动作。
[0005] 由于同杆并架双回线路线间存在很强的零序互感，现有单相接地距离保护无法获 取另一回线路的零序电流，算法模型中无法消除线间零序互感的影响，受线间零序互感的 影响，传统单相接地距离保护应用于同杆并架双回线路时其保护范围将大大扩大，在保护 整定范围处故障常常存在稳态超越，使得保护区外故障时容易发生误动作，容易造成潮流 大转移，引发大面积停电事故发生。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种保护反方向出口非同名相 跨线接地故障时不误动作，无需对线路故障前电压进行记忆，无需设置线路故障前电压保 持回路，简化继电保护装置硬件设计，动作性能不受线间零序互感、过渡电阻和负荷电流影 响的基于相邻线路零序电流实测的双回线路非同名相跨线接地故障复合电压保护方法。
[0007] 为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] 基于相邻线路零序电流实测的双回线路非同名相跨线接地故障复合电压保护方 法，其要点在于，包括如下依序步骤：
[0009] (1)保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压巧彡、故障 相电压突变量八仏、故障相电流^、故障相电流突变量和零序电流iI0，测量同杆并架双 回线路I回线路保护安装处的两故障相电压其中，Φρδ = Ι回线路ACB相、I回线路 BAC相、I回线路CBA相；
[0010] (2)保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流相角α:
[0011] α = π+Γ2_3?：_β
同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路π回线路之间的零序互感;ZIQ为同杆并架 双回线路I回线路的零序阻抗;Ζη为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；φρδ = Ι回线路 ACB相、I回线路BAC相、I回线路CBA相；
[0013] (3)保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流/迪=/K>(c〇 S? + ./Sin?);
[0014] (4)保护装置计算同杆并架双回线路I回线路正常运行时的Φ相电压
-;其中，φ ρδ = I回线路ACB相、I回线路BAC相、I回线路CBA相；
[0015] (5)保护装置判
是 否成立，若成立，则判断非同名相跨线接地故障点位于同杆并架双回线路I回线路保护整定 范围内，保护装置发出动作跳闸信号；其中，iset为同杆并架双回线路I回线路保护整定范 围；1为同杆并架双回线路I回线路长度;Z IQ为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗;Zn为 同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗;Zm为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线 路II回线路之间的零序互感。
[0016] 本发明的特点及技术成果：
[0017] 本发明方法只用到单端单回线路电气量，不需要引入另一回线路电气量，动作性 能不受电力系统运行方式的影响，在电力系统运行方式发生较大改变时具有很强的适应能 力。本发明方法计及线间零序互感的影响，消除了线间零序互感对保护动作性能的影响。本 发明方法无需对线路故障前电压进行记忆，无需设置线路故障前电压保持回路，简化继电 保护装置硬件设计。本发明方法的动作特性圆经过第三象限，坐标原点位于动作特性圆内， 保护正向出口非同名相跨线接地故障时无保护死区，保护反方向出口非同名相跨线接地故 障时不误动作。本发明方法动作特性在双回线路非同名相跨线接地故障后的两个周波内为 暂态动作特性，具有很强的抗过渡电阻和负荷电流影响的能力。
【附图说明】
[0018] 图1为应用本发明的同杆并架双回线路输电系统示意图。
【具体实施方式】
[0019] 图1为应用本发明的同杆并架双回线路输电系统示意图。保护装置测量同杆并架 双回线路I回线路保护安装处的故障相电压故障相电压突变量故障相电流 故障相电流突变量和零序电流/ 1()<测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的两故障 相电压<、;其中，Φ峁=I回线路ACB相、I回线路BAC相、I回线路CBA相。
[0020] 保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流相角α:
[0021 ] α = π+Γ2_3?：_β
zm为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零 序互感;ZIQ为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗;Zn为同杆并架双回线路I回线路的正 序阻抗。
[0023] 保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流/ΙΙΘ_ = /l(,(cos?_f_./sin?j(·
[0024] 保护装置计算同杆并架双回线路I回线路正常运行时的故障相电压即Φ相电压
;其中，φ ρδ = I回线路ACB相、I回线路BAC相、I回线路CBA相。
[0025] 若双回线路非同名相跨线接地故障点位于保护整定范围之内，则满足保护整定范 围处的故障相电压突变量幅值
反 之，若双回线路非同名相跨线接地故障点位于保护整定范围之外，则满足保护整定范围处 的故障相电压突变量幅
，根据 此电压幅值特性提出一种双回线路非同名相跨线接地故障复合电压保护判据如下：
[0026] 判靡
是否成立，若成 立，则判断非同名相跨线接地故障点位于同杆并架双回线路I回线路保护整定范围内，保护 装置发出动作跳闸信号。
[0027] 其中，lS(3t为同杆并架双回线路I回线路保护整定范围；1为同杆并架双回线路I回 线路长度;Z IQ为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗;Zn为同杆并架双回线路I回线路的 正序阻抗;Zm为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感。
[0028] 本发明方法只用到单端单回线路电气量，不需要引入另一回线路电气量，动作性 能不受电力系统运行方式的影响，在电力系统运行方式发生较大改变时具有很强的适应能 力。
[0029] 本发明方法计及线间零序互感的影响，消除了线间零序互感对保护动作性能的影 响。
[0030] 本发明方法无需对线路故障前电压进行记忆，无需设置线路故障前电压保持回 路，简化继电保护装置硬件设计。
[0031] 本发明方法的动作特性圆经过第三象限，坐标原点位于动作特性圆内，保护正向 出口非同名相跨线接地故障时无保护死区，保护反方向出口非同名相跨线接地故障时不误 动作。
[0032] 本发明方法动作特性在双回线路非同名相跨线接地故障后的两个周波内为暂态 动作特性，具有很强的抗过渡电阻和负荷电流影响的能力。
[0033] 以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.基于相邻线路零序电流实测的双回线路非同名相跨线接地故障复合电压保护方法， 其特征在于，包括如下依序步骤： (1) 保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压&1彡、故障相电 压突变量△&、故障相电流、故障相电流突变量Δ/￥和零序电流/IQ，测量同杆并架双回线 路I回线路保护安装处的两故障相电压其中，ρ、δ分别对应表示为I回线路ACB 相、I回线路BAC相、I回线路CBA相； (2) 保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流相角α:杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感;Ziq为同杆并架双 回线路I回线路的零序阻抗;Z11为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗； (3) 保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流^ (4) 保护装置计算同杆并架双回线路I回线路正常运行时的Φ相电压：立，若成立，则判断非同名相跨线接地故障点位于同杆并架双回线路I回线路保护整定范围 内，保护装置发出动作跳闸信号;其中，Iw为同杆并架双回线路I回线路保护整定范围；1为 同杆并架双回线路I回线路长度。
【文档编号】G01R31/08GK105896486SQ201610186405
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】陈敏, 蔡方伟, 姚志涵
【申请人】国网福建省电力有限公司, 国家电网公司, 国网福建省电力有限公司莆田供电公司