专利名称：基于单端电气量的双回线全线速动无通道保护方法
技术领域：
本发明属于电力系统控制与保护领域，特别适合作为电力系统中的平行
双回输电线路或配电线路的后备保护，具体地说是一种基于单端电气量的双回线全线速动 无通道保护方法。
技术背景快速可靠地切除故障线路是所有继电保护的共同目的。对于两端供电的
输电线路，如果采用传统的三段式距离保护，当本线路末端发生故障时，远离故障点的距离
保护只能以距离二段的时延来切除故障线路，这通常意味着有0. 3秒甚至更长的时延。这
对于超高压输电线来说通常是不合适的。目前在超高压线路中大量使用的各种纵联差动保 护虽然具有全线速动的优点，但是却必须依赖通道，这不但增加了成本及维护费用，而且在
一定程度上降低了保护的可靠性。利用单端电气量实现全线速动的无通道保护和相继速动 保护在国内外都有不少研究，从保护所利用的电气量来说，它们分为暂态保护和工频保护 两类，前者包括噪声保护，边界保护等。工频相继速动保护是学术界研究的重点。相继速动 保护和无通道保护的总体思想是，利用单端电气量的变化，来获取故障情况或者线路对端 断路器的启动情况，从而在区内故障时实现速动或者相继速动。但目前提出的保护方法大 多只能反应不对称故障，不能反应对称故障。而且平行双回线由于其结构上的特点，相对于 单回线，具有不同的故障特征和电气量信息。 发明内容本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种简单可靠、能实现全 线速动的基于单端电气量的双回线全线速动无通道保护方法。该方法不需要通信通道， 由距离一段保护元件快速切除近距离故障，而由距离二段保护元件和方向元件构成加速判 据，加速切除线路末端的故障。 —种基于单端电气量的双回线全线速动无通道保护方法，其特征在于包括以下步 骤 1)在双回线路的两条线路上均配置三段式距离保护，两条线路同一端的三段式距 离保护之间利用直连电缆传递允许信号； 2)检测到电力系统中发生短路故障后，分别获取所述三段式距离保护中距离一 段、距离二段保护元件和方向元件的启动信息； 3)如果所述双回线路中的某一回线的方向元件判为正方向故障，且该线路的距离 一段保护元件启动，则该线路直接跳闸； 4)如果所述双回线中的某一回线的方向元件判为反方向故障，且该线路的距离二 段没有启动，则向双回线中的另一回线发出允许信号； 5)如果所述双回线中的某一回线的距离二段启动，且没有收到另一回线发出的允 许信号，则该线路的三段式距离保护按整定时限跳闸； 6)如果所述双回线中的某一回线的距离二段启动，且收到另一回线发出的允许信 号，则加速该线路的距离二段保护跳闸。 所述三段式距离保护，包括常规的距离一段保护元件、常规的距离二段保护元件 和常规的距离三段保护元件，所述三段式距离保护还包括方向元件。 所述方向元件采用了负序方向元件和正序方向元件共同工作的方式。其中负序方向元件反应的是故障分量具有更高的灵敏度，主要用在非对称故障情况，而正序方向元件 主要用在对称故障情况。 所述正序方向元件采用如下判据 1)满足e^arg(A/人)^180-e，判为正方向故障；2)满足18O + 0《arg砍/A)。60-e，判为反方向故障。其中，仏为该线路正序电压分量，^为该线路正序电流分量，e是为了保证可靠性
而设定的误差角，常选取60。。 所述负序方向元件采用如下判据 1)满足180 + 6^arg(《//2)。60-P，判为正方向故障； 2)满足e^arg(^//2)《180-e，判为反方向故障。 其中』2为该线路负序电压分量，12为该线路负序电流分量，e是为了保证可靠性 而设定的误差角，常选取60。。 本发明应用于平行双回线、利用单端信息量实现双回线全线速动无通道保护，是 基于单端电气量的双回线全线速动无通道保护方法，不需要通信通道。利用双回线路的单 端信息，由距离一段保护元件快速切除近距离故障，由距离二段保护元件和方向元件构成 加速判据，加速切除线路末端的故障，方向元件判为反方向故障且距离二段未启动时向相 邻线路发出允许信号；距离二段启动且收到相邻线路允许信号时方可跳闸，否则闭锁保护。 本发明不依赖于通信通道，利用单端信息量即可实现全线速动；可以明显提高保护区内末 端故障时的启动速度，从而实现了无通道情况下的全线速动功能。本发明能够通过检测远 方断路器的启动情况来加速距离保护二段的启动，不但能够用于不对称故障，也能够用于 对称故障，构成了一个完整的具有全线速动能力的单端保护。本发明实现原理正确，逻辑简 单可靠。
图1是本发明的应用系统示意图，
图2是本发明的保护启动逻辑示意图。
具体实施方式
结合附图及实施例对本发明的基于单端电气量的双回线全线速动 无通道保护方法详细说明如下 本发明提出的基于单端电气量的双回线全线速动无通道保护方法，包括以下步 骤 1、如图l所示线路L1和线路L2为平行双回线路，在同一端，线路L1上安装距离 保护RS1，线路L2上安装距离保护RS2。在双回线路的两条线路上均配置三段式距离保护， 线路L1与线路L2同一端的距离保护RS1与距离保护RS之间经直连电缆连接，利用直连电 缆传递允许信号。 2、距离保护RS1和距离保护RS2均采用三段式距离保护，包括常规的距离一段保 护元件、常规的距离二段保护元件和常规的距离三段保护元件，距离保护RS1和距离保护 RS2还包括方向元件；距离保护RS1和距离保护RS2之间通过直连电缆进行通信。
3、距离保护RS1和距离保护RS2中的方向元件采用了负序方向元件和正序方向元 件共同工作的方式。其中负序方向元件反应的是故障分量具有更高的灵敏度，主要用在非 对称故障情况，而正序方向元件主要用在对称故障情况。
4、正序方向元件采用如下判据 1)满足6《arg(《/A)《180-P，判为正方向故障；2)满足180 + ^Sarg欧/A)^360-0，判为反方向故障。
其中，仏为该线路正序电压分量，L为该线路正序电流分量，e是为了保证可靠性
而设定的误差角，本例选取60。。 5、负序方向元件采用如下判据 1)满足180 + e《arg(《//2)^360-^ ，判为正方向故障；
2)满足0Sarg(《//2)《180-6"，判为反方向故障。 其中』2为该线路负序电压分量，12为该线路负序电流分量，e是为了保证可靠性 而设定的误差角，本例选取60。。 6、检测到电力系统中发生短路故障后，距离保护RS1和距离保护RS2分别得到本 距离保护中距离一段、距离二段保护元件和方向元件的启动信息。 距离保护RS1和距离保护RS2的动作逻辑如图2所示如果双回线中的线路Ll的 方向元件——RS1正方向元件或RS1反方向元件判为正方向故障，且线路L1的RS1距离一 段启动，则线路L1直接跳闸；如果双回线中的线路L1的方向元件——RS1正方向元件或 RS1反方向元件判为反方向故障，且线路L1的RS1距离二段没有启动，则向线路L2上的距 离保护RS2发出允许信号；如果双回线中线路L1的RS1距离二段启动，且没有收到线路L2 的距离保护RS2发出的允许信号，则线路L1的距离保护按整定时限跳闸；如果双回线中的 线路L1的RS1距离二段启动，且收到线路L2的距离保护RS2发出的允许信号，则加速线路 Ll的RS1距离二段保护跳闸。 大量的仿真和实验均证明了基于单端电气量的双回线全线速动无通道保护原理 和解决方案的正确性和可靠性。该保护已经在实际保护平台上实现，并顺利通过中国电力 自动化设备检测中心测试和试验。虽然本无通道保护需要与原有距离保护配合一起使用， 但是它并不会对原有距离保护产生影响，无论该无通道保护是否动作，它都不会闭锁原有 距离保护，也不会影响原有距离保护的动作特性。也就是说，该无通道保护和原有距离保护 之间的作用和关系是单向的，如果原有距离保护被闭锁，无通道保护也将被闭锁，而无通道 保护如果被闭锁，原有距离保护不会受到任何影响。
权利要求
一种基于单端电气量的双回线全线速动无通道保护方法，其特征在于包括以下步骤1)在双回线路的两条线路上均配置三段式距离保护，两条线路同一端的三段式距离保护之间利用直连电缆传递允许信号；2)检测到电力系统中发生短路故障后，分别获取所述三段式距离保护中距离一段、距离二段保护元件和方向元件的启动信息；3)如果所述双回线路中的某一回线的方向元件判为正方向故障，且该线路的距离一段保护元件启动，则该线路直接跳闸；4)如果所述双回线中的某一回线的方向元件判为反方向故障，且该线路的距离二段没有启动，则向双回线中的另一回线发出允许信号；5)如果所述双回线中的某一回线的距离二段启动，且没有收到另一回线发出的允许信号，则该线路的三段式距离保护按整定时限跳闸；6)如果所述双回线中的某一回线的距离二段启动，且收到另一回线发出的允许信号，则加速该线路的距离二段保护跳闸。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三段式距离保护，包括常规的距离一段 保护元件、常规的距离二段保护元件和常规的距离三段保护元件，所述三段式距离保护还 包括方向元件。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述方向元件采用了负序方向元件和 正序方向元件共同工作的方式；其中负序方向元件反应的是故障分量具有更高的灵敏度， 主要用在非对称故障情况，而正序方向元件主要用在对称故障情况。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于所述正序方向元件采用如下判据1) 满足<formula>formula see original document page 2</formula>，判为正方向故障；2) 满足<formula>formula see original document page 2</formula>，判为反方向故障；其中仏为该线路正序电压分量，^为该线路正序电流分量，e是为了保证可靠性而设 定的误差角，常选取60。。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述负序方向元件采用如下判据1) 满足<formula>formula see original document page 2</formula>判为正方向故障；2) 满足<formula>formula see original document page 2</formula>判为反方向故障；其中仏为该线路负序电压分量，12为该线路负序电流分量，e是为了保证可靠性而设 定的误差角，常选取60。。
全文摘要
基于单端电气量的双回线全线速动无通道保护方法，包括以下步骤1)双回线路的两条线路均配置三段式距离保护，两条线路同一端的距离保护利用直连电缆传递允许信号；2)电力系统中发生短路故障后，分别获取距离保护中距离一、二段保护元件和方向元件启动信息；3)如双回线路中某一回线方向元件判为正方向故障且该线路距离一段保护元件启动，该线路直接跳闸；4)如果双回线中某一回线的方向元件判为反方向故障且该线路距离二段没启动，向另一回线发允许信号；5)如双回线中某一回线的距离二段启动且没收到另一回线发出允许信号，该线路的三段式距离保护按整定时限跳闸；本发明不依赖通信通道，用于对称与不对称故障；构成具有全线速动能力的单端保护。
文档编号H02H7/26GK101752847SQ20081018297
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月15日 优先权日2008年12月15日
发明者何世恩, 施慎行, 王维洲, 董新洲 申请人:甘肃省电力公司