专利名称：用于接地距离保护的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电力传输系统的改进接地距离保护性能的方法和装置。特别地，本发明涉及当系统是多相时，使电抗器边界对远距离馈电电流免疫的方法和装置。
背景技术：
电力输送系统常常采用远距继电器，以确定是否系统中的故障发生在从特定监控/测量点开始的预先确定的距离内，该继电器位于该监控/测量点。从测量点开始的所述预
先确定的距离内的区域被称为继电器的一个保护区域。也就是说，在传输线上顺序地排列着几个保护区域(例如区域I、区域2、区域3等等)。本发明特别关注远距离继电器，其响应于在特定保护区域，例如区域I内的单相对地故障。通常，单独的继电器常被配置在多相电力传输系统每一项的区域I中。在通常采用的远距继电器的形式中，跳闸信号是通过比较由故障条件下在监控点测量的系统电压和电流的得到电压相位来决定的。例如，参照图1，在四边形的接地距离特性继电器中，它包括四个元件。如图I所示的，四边形的特性图的每一边代表一个不同的元件。特别地，上部线11代表电抗元件；左右两边的线12和14分别代表正和负电阻边界；底边13代表方向元件。在图I所示的特性图呈现了用于传输线的典型的四边形特性。如果所测量的阻抗落入前述提到的四元件定义的盒区域内，则运行四边形的(quadrilateral)接地距离特性。如果所测量的阻抗落入前述提到的四元件定义的盒区域外，则四边形的接地距离特性不被运行。当三个序网线路和系统的源阻抗角相同时，系统是平衡的(homogeneous)。如果与电抗元件使用的用作极化量参考的时序电流相关联的信号源阻抗和线路阻抗具有相同的角，则该系统也是被视为是平衡的。例如，在使用零序电流作为极化量(polarizing)参考的电抗元件中，仅仅考虑零序网络。在使用负序电流作为极化参考的电抗元件中，仅仅考虑负序网络。在本发明中，集中对使用零序参数的电抗元件进行讨论和计算。当源和线路阻抗角不相等时，该系统是非平衡的。在非平衡系统中，故障的总电流角与继电器测量的电流角是不同的。对于金属性故障(假定在该故障中无电阻的情形)，故障电流角和继电器测量的电流角之间的差异不再是问题。不过，对于图I所描述的情形，存在故障电阻的地方，在故障电流角和继电器电流角之间的差异能导致接地距离继电器严重地误动跳闸或拒动跳闸。在发生高阻抗故障的情况下，尤其如此。如果系统参数的非对称性未被适当地纠正，该保护将具有低灵敏特性(称为“拒动跳闸”)或者响应于保护区域外的故障而错误地跳闸(称为“误动跳闸”)。在拒动跳闸的情形下，发生在保护区域内的内故障可以被认为是外部故障，而且继电器会因此不跳闸。在误动跳闸的情形下，外部故障可以被认为是内部故障，并且保护区域将被错误地跳闸。拒动跳闸行为和误动跳闸行为二者对传输线路都具有负面影响。现代保护技术的目的就是限制误动跳闸和拒动跳闸行为。图2描述一个电力传输系统的不例图。其中，附图标记Gl和G2代表通过传输线连接的两个电源。标记f代表接地故障发生的位置。标号Rf代表由接地故障导致的电阻。标记M和N代表在传输系统中的两测量点。A代表整个传输线的阻抗。标记m代表从测量点(M)至故障位置每单位距离，因此，从f点至M点的阻抗是m*Zy以及从f点到N点的阻抗是(1ii)*Zl。对于如图2所示的传输系统中发生的接地故障，总线M的电压能够由如下公式(I)加以计算。Um = m*Z1L*(I$+k*I0)+If*Rf(I)Zm和Zi分别代表正序和零序线路阻抗。ΙΦ代表故障相电流。Itl代表零序电流。If代表零序电流。以及，公式中的系数K如下表示k = (ZrarZlliVZ11^传输系统的状态和公式(I)能够由图3所示的图例加以表述。其中，测点M的电压，即Um显示为向量32。向量If*Rf31代表在阻抗平面内的电抗元件。对于接地故障，如果系统是单相的，则分量Vk= IfRf与电流Itl同相。随后，所计算的电压Um 32是真正的故障电压。但是，如果系统是多相的，％应当与图3所示的电流IJ彼此之间有一角度差Θ)不同相。从图3可知，所计算的电抗将基于Θ角而误动跳闸或拒动跳闸。更具体地说，当Θ为负值时，将误动跳闸；当Θ是正值时，将拒动跳闸。为了解决误动跳闸和拒动跳闸的问题，将预先设置的可能的最大角度作为电抗器边界的倾斜角，以避免继电器的误动跳闸。按照惯例，最大的倾斜角是预先设定的，例如，作为根据先前的经验设置为10或15度。不过，对不同的情形预先设置那样的固定的最大倾斜角，仍然存在一些缺点。首先，当Θ角是正的时候，保护区域将具有比设定的距离更短的保护范围。第二，当故障电阻大并且具有负的Θ角时，即使预置有倾斜角，继电器仍然可能在保护区域I内误操作。第三，总线阻抗基于不同的运行条件而实时地变化，预先无法对其进行准确地预测。因此，预先设定固定的倾斜角并不适合所有的情形。因此，需要一种新的方案用于接地故障距离保护，以在运行期间抑制误动跳闸或拒动跳闸方面具有更好的性能。
发明内容
根据本发明的第一优选实施例，其提供了一种用于电力传输线的接地距离保护方法，其包括下列步骤当发生接地故障时，测量基于传输线路两端故障分量的本地源阻抗；从第一端向第二端发送所测量的本地源阻抗；在该第二端基于所测量的本地源阻抗调整保护标准；以及根据该调整过的保护标准判断该接地故障为内部故障或外部故障。根据本发明的另一方面，在四边形特性图中通过将补偿角与电抗元件角进行合并来调整该保护标准。根据本发明的另一方面，基于传输线路阻抗和在第一和第二端测量的阻抗来计算补偿角。根据本发明的另一方面，该方法进一步包括当电抗元件的所述合并角落在[-180° ,0° ]的范围内时,报告在传输线上发生内部故障。根据本发明的第二优选的实施例，其提供一种接地距离保护控制器，包括测量单、元，用于在接地故障发生时，基于传输线两端的故障分量来测量本地源阻抗；发送单元，用于发送从第一端到第二端所测量的本地源阻抗；调整单元，用于在该第二端基于所测量的本地源阻抗调整保护标准；以及判定单元，用于根据该调整过的保护标准判断该接地故障为内部故障或外部故障。根据本发明的另一方面，该控制器进一步包括报告单元，用于当电抗元件的所述合并角落在[-180° ,0° ]的范围内时,报告在传输线上发生内部故障。根据本发明的第三优选实施例，其提供一种接地距离保护装置，所述装置被配置用于执行如前所述的保护方法。根据本发明的第四优选实施例，其提供一种数字计算机，所述数字计算机具有内部存储器；一用在电力传输线路系统的接地保护程序可加载到所述内部存储器时，该计算机执行上述控制器的功能。
本发明进一步的实施例、优点和应用将参照附图1-6，在权利要求书以及随后的说明书中加以描述，其中图I示出了远距继电器的四边形特性图；图2示出了电力传输系统的示意图；图3示出了所计算的电抗元件向量；图4示出了基于未调整角度以及基于本发明提出的实时补偿角度的模拟结果；图5示出了基于未调整角度和基于预先设置的最大固定补偿角的模拟结果；以及图6示出了基于未调整角度和基于在较高电阻接地故障情况下特定故障补偿角度的模拟结果。
具体实施例方式本发明的保护方法可以包括下列步骤首先，确定是否存在接地故障。第二，确定故障相。第三，基于来自传输线的故障分量计算本地源阻抗。在大多数情况下，故障分量是从总电压和总电流中提取出来的，该总电压和总电流由故障分量和正常分量构成。但是在一些极端条件中，总电压和总电流可以仅仅包括故障分量。
权利要求
1.一种用于电力传输线的接地距离保护方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤 当发生接地故障时，测量基于传输线路两端故障分量的本地源阻抗； 从第一端向第二端发送所测量的本地源阻抗； 在该第二端基于所测量的本地源阻抗调整保护标准；以及 根据该调整过的保护标准判断该接地故障为内部故障或外部故障。
2.根据权利要求I所述的保护方法，其特征在于，在四边形特性图中通过将补偿角与电抗元件角进行合并来调整该保护标准。
3.根据权利要求2所述的保护方法，其特征在于，基于传输线路阻抗和在第一和 第二端测量的阻抗来计算补偿角。
4.根据权利要求2-3任意一项所述的保护方法，其特征在于，进一步包括当电抗元件的所述合并角落在[-180° ,0° ]的范围内时,报告在传输线上发生内部故障。
5.一种接地距离保护控制器，其特征在于，包括 测量单元，用于在接地故障发生时，基于传输线两端的故障分量来测量本地源阻抗； 发送单元，用于发送从第一端到第二端所测量的本地源阻抗； 调整单元，用于在该第二端基于所测量的本地源阻抗调整保护标准；以及 判定单元，用于根据该调整过的保护标准判断该接地故障为内部故障或外部故障。
6.根据权利要求5所述的保护控制器，其特征在于，在四边形特性图中通过将补偿角与电抗元件角进行合并来调整该保护标准。
7.根据权利要求6所述的保护控制器，其特征在于，基于传输线路阻抗和在第一和第二端测量的阻抗来计算补偿角。
8.根据权利要求6-7任意一项所述的保护控制器，其特征在于，进一步包括报告单元，用于当电抗元件的所述合并角落在[-180°，0° ]的范围内时，报告在传输线上发生内部故障。
9.一种接地距离保护装置，其特征在于，所述装置被配置用于执行如权利要求1-4中任一项所述的保护方法。
10.一种数字计算机，其特征在于，所述数字计算机具有内部存储器；一用在电力传输线路系统的接地保护程序可加载到所述内部存储器时，该计算机执行根据权利要求5-9中任意一项所述的控制器的功能。
全文摘要
一种接地距离保护方法包括如下步骤当发生接地故障时，测量基于传输线路两端(M，N)故障分量的本地源阻抗；从第一端向第二端发送所测量的本地源阻抗；在该第二端基于所测量的源阻抗调整保护标准；以及根据该调整的保护标准判断该接地故障为内部故障或外部故障。该接地距离保护方法能够抑制保护运行期间的误动跳闸或拒动跳闸。
文档编号H02H7/26GK102687359SQ200980162527
公开日2012年9月19日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者李幼仪, 杨赢, 苏斌 申请人:Abb研究有限公司