一种确定单相接地故障识别高限系数的方法
【专利摘要】本发明涉及一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，所述方法适用于过负荷与经小过渡电阻的单相接地故障识别的输电线路中，所述方法包括以下步骤：分别确定输电线路正常运行情况和其经小过渡电阻单相接地故障下的保护安装处的相电压余弦分量；确定高限系数D的选取原则；确定高限系数D的选取范围；校验高限系数D的可靠性和灵敏性。所述方法可以保证经小过渡电阻单相接地故障时的灵敏度和过负荷时的可靠性。高限系数的选取及校验由输电线路保护装置内部实现，无需外部整定。
【专利说明】一种确定单相接地故障识别高限系数的方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，更具体涉及一种过负荷 与经小过渡电阻单相接地故障识别高限系数确定方法。
【背景技术】：
[0002] 在电力系统输电线路中，当输电线路处于过负荷状态时，保护安装处测量阻抗可 能进入距离保护III段动作区，造成保护误动作，扩大事故范围，严重情况下会引起大面积 停电事故。目前，距离保护应对过负荷的措施都是基于阻抗平面进行分析的，通过人为设定 负荷限制线无法解决严重过负荷情况下距离保护误动作，同时负荷限制线影响距离保护的 耐过渡电阻能力。与阻抗平面相比，电压平面上过负荷反应为功角，通过保护安装处电压余 弦分量可以表示功角的大小，故障情况下，保护安装处电压余弦分量反应过渡电阻的大小， 利用电压余弦分量可以识别线路过负荷与故障。
[0003] 利用相电压余弦分量识别过负荷与相间故障的判据为C<UiC〇cq)i<D，其中定 值D作为区分过负荷与单相接地故障的重要参数，如何选取D，对于判据的性能具有重要意 义，专利号为ZL200910273065. 2的发明专利披露了按照躲过正常运行时最大负荷进行整 定的技术方案，其中取值范围〇.6?0.8,但是当经小过渡电阻单相接地故障时UiCOCiPi较 小，D的取值也较小。因此需要提供一种过负荷与经小过渡电阻单相接地故障识别高限系 数确定方法，以解决现有技术存在的上述问题。
【发明内容】
：
[0004] 本发明的目的是提供一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，该方法可以保 证经小过渡电阻单相接地故障时的灵敏度和过负荷时的可靠性。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种确定单相接地故障识别高限系 数的方法，所述方法适用于过负荷与经小过渡电阻的单相接地故障识别的输电线路中，所 述方法包括以下步骤：
[0006] (1)分别确定输电线路正常运行情况和其经小过渡电阻单相接地故障下的保护安 装处的相电压余弦分量；
[0007] (2)确定高限系数D的选取原则；
[0008] (3)确定高限系数D的选取范围；
[0009] (4)校验高限系数D的可靠性和灵敏性。
[0010] 本发明提供的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，所述步骤（1)中所述 正常运行情况包括过负荷情况；当在所述正常运行情况下，所述保护安装处的相电压余弦 分量大于〇. 707倍的本侧电源相电势。
[0011] 本发明提供的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，当在所述步骤（1)输 电线路经小过渡电阻单相接地故障时，所述保护安装处的相电压余弦分量小于0. 707倍的 本侧电源相电势。
[0012] 本发明提供的另一优选的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，所述经小 过渡电阻单相接地故障与负荷识别判据为：
[0013] C<Ucoc(p<D
[0014] 其中，C为判据的低限系数，U为保护安装处的相电压，队为保护安装处相电压与 相电流的夹角，D为判据的高限系数。
[0015] 本发明提供的再一优选的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，所述步骤 (2)中的选取原则为：在保证过负荷情况时，所述判据可靠系数大于1的前提下，尽可能提 高经小过渡电阻单相接地故障时所述判据的灵敏系数。
[0016] 本发明提供的又一优选的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，
[0017] 所述可靠系数=过负荷的相电压余弦分量/D;
[0018] 所述灵敏系数=D/经小过渡电阻单相接地故障的相电压余弦分量。
[0019] 本发明提供的又一优选的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，最小的所 述可靠系数=〇. 707/D。
[0020] 本发明提供的又一优选的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在 于：所述步骤（3)中的选择范围为：所述过负荷的相电压余弦分量/D>1 ;
[0021] 最小所述可靠系数对应高限系数D〈0. 707。
[0022] 本发明提供的又一优选的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，在正常运 行情况时，所述步骤（4)中的可靠性根据实测保护安装处的相电压余弦分量D'校验高限系 数D可靠性；所述可靠系数计算公式为=D' /D，所述可靠系数应大于1 ;
[0023] 当所述可靠系数小于1时，减小高限系数D使所述可靠系数大于1。
[0024] 本发明提供的又一优选的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，当输电线 路发生经小过渡电阻单相接地时，所述步骤（4)中的灵敏性根据实测保护安装处的相电压 余弦分量D"校验；所述灵敏系数计算公式为=D"/D。
[0025] 本发明提供的又一优选的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，所述高限 系数的选取及校验由输电线路保护装置的内部实现，无需外部整定。
[0026] 和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
[0027] 1、本发明提供了基于电压平面经小过渡电阻单相接地故障与过负荷识别判据高 限系数整定法；
[0028] 2、本发明提供了基于电压平面经小过渡电阻单相接地故障与过负荷识别判据高 限系数可靠性校验法；
[0029] 3、本发明提供了基于电压平面经小过渡电阻单相接地故障与过负荷识别判据高 限系数灵敏度校验法；
[0030] 4、本发明可以保证经小过渡电阻单相接地故障时的灵敏度和过负荷时的可靠 性；
[0031] 5、本发明的高限系数的选取及校验由装置内部实现，无需外部整定；
[0032] 6、本发明能够同时兼顾过负荷时判据的可靠性及故障时判据的灵敏性。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0035] 实施例1 :
[0036] 如图1所示，本例的发明一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，所述方法 适用于过负荷与经小过渡电阻的单相接地故障识别的输电线路中，所述方法包括以下步 骤：
[0037] (1)分别确定输电线路正常运行情况和输电线路经小过渡电阻单相接地故障下的 保护安装处的相电压余弦分量；
[0038] (2)确定高限系数D的选取原则；
[0039] (3)确定高限系数D的选取范围；
[0040](4)校验高限系数D的可靠性和灵敏性。
[0041] 所述步骤⑴中输电线路正常运行情况包括过负荷情况；当在所述正常运行情况 下，所述保护安装处的相电压余弦分量大于0. 707倍的本侧的电源相电势。
[0042]当在所述步骤（1)输电线路经小过渡电阻单相接地故障时，所述保护安装处的相 电压余弦分量小于0. 707倍的本侧的电源相电势。
[0043] 所述经小过渡电阻单相接地故障与负荷识别判据为：
[0044] C<Ucoc(p<D
[0045] 其中，C为判据的低限系数，U为保护安装处的相电压，φ;为保护安装处相电压与 相电流的夹角，D为高限系数。
[0046] 所述步骤（2)中的选取原则为：在保证过负荷情况时，所述判据可靠系数大于1的 前提下，尽可能提高经小过渡电阻单相接地故障时所述判据的灵敏系数。
[0047] 所述可靠系数为：可靠系数=过负荷的相电压余弦分量/D;
[0048] 所述灵敏系数为：灵敏系数=D/经小过渡电阻单相接地故障的相电压余弦分量。 最小的所述可靠系数=〇. 707/D。
[0049] 所述步骤（3)中的选择范围为：所述过负荷的相电压余弦分量/D>1;最小所述可 靠系数对应高限系数D〈0. 707。
[0050] 在正常运行情况时，所述步骤（4)中的可靠性根据实测保护安装处的相电压余弦 分量D'校验高限系数D可靠性；所述可靠系数计算公式为=D' /D，所述可靠系数应大于 1 ;
[0051] 当所述可靠系数小于1时，减小高限系数D使所述可靠系数大于1。
[0052] 当输电线路发生经小过渡电阻单相接地时，所述步骤（4)中的灵敏性根据实测保 护安装处的相电压余弦分量D"校验；所述灵敏系数计算公式为=D"/D。
[0053] 所述高限系数的选取及校验由输电线路保护装置的内部实现，无需外部整定。
[0054] (1)根据过负荷最小可靠系数对应高限系数D〈0. 707;高限系数应满足0. 707>D， 例如选择D= 0. 5 ;
[0055] (2)高限系数D的最小可靠系数为0· 707/0. 5 =L414,满足高限系数选取原则；
[0056] (3)若实际运行时D' = 0.85,高限系数D的可靠系数为0.85/0. 5 =I. 7,满足过 负荷相间电压余弦分量/D>1;
[0057] (4)若经小过渡电阻单相接地故障时D"= 0. 2,高限系数D的灵敏系数为0. 5/0. 2 =2. 5〇
[0058] 实施方式2 :
[0059] (1)根据过负荷最小可靠系数对应高限系数D〈0. 707;高限系数应满足0. 707>D， 例如选择D= 0. 7 ;
[0060] (2)高限系数D的最小可靠系数为0· 707/0. 7 =L01，满足高限系数选取原则；
[0061] (3)若实际运行时D'= 0.85,高限系数D的可靠系数为0.85/0. 7= 1.21，满足过 负荷相间电压余弦分量/D>1;
[0062] (4)若经小过渡电阻单相接地故障时D"= 0. 2,高限系数D的灵敏系数为0. 7/0. 2 =3. 5〇
[0063] 实施方式3:
[0064] (1)根据过负荷最小可靠系数对应高限系数D〈0. 707;高限系数应满足0. 707>D， 例如选择D= 0. 706 ;
[0065] (2)高限系数D的最小可靠系数为0· 707/0. 706 =L001，满足高限系数选取原 则；
[0066] (3)若实际运行时D' = 0.85,高限系数D的可靠系数为0.85/0. 706 = 1.204,满 足过负荷相间电压余弦分量/D>1;
[0067] (4)若经小过渡电阻单相接地故障时D" = 0.2,高限系数D的灵敏系数为 0. 706/0. 2 = 3. 53。
[0068] 实施方式4:
[0069] (1)根据过负荷最小可靠系数对应高限系数D〈0. 707;高限系数应满足0. 707>D， 例如选择D= 0. 6 ;
[0070] ⑵高限系数D的最小可靠系数为0. 707/0. 6 = 1. 18,满足高限系数选取原则；
[0071] (3)若实际运行时D' = 0. 85,高限系数D的可靠系数为0. 85/0. 6 = 1. 42,满足过 负荷相间电压余弦分量/D>1;
[0072] (4)若经小过渡电阻单相接地故障时D"= 0. 2,高限系数D的灵敏系数为0. 6/0. 2 =3〇
[0073] 实施方式5:
[0074] (1)根据过负荷最小可靠系数对应高限系数D〈0. 707;高限系数应满足0. 707>D， 例如选择D= 0. 59 ;
[0075] (2)高限系数D的最小可靠系数为0· 707/0. 59 =L198,满足高限系数选取原则；
[0076] (3)若实际运行时D' = 0.85,高限系数D的可靠系数为0.85/0. 59 = 1.44,满足 过负荷相间电压余弦分量/D>1;
[0077] (4)若经小过渡电阻单相接地故障时D" = 0.2,高限系数D的灵敏系数为 0. 59/0. 2 = 2. 95。
[0078] 实施方式6 :
[0079] (1)根据过负荷最小可靠系数对应高限系数D〈0. 707;高限系数应满足0. 707>D， 例如选择D= 0. 45 ;
[0080] (2)高限系数D的最小可靠系数为0· 707/0. 45 =L57,满足高限系数选取原则；
[0081] (3)若实际运行时D' = 0.85,高限系数D的可靠系数为0.85/0. 45 = 1.89,满足 过负荷相间电压余弦分量/D>1;
[0082] (4)若经小过渡电阻单相接地故障时D" = 0.2,高限系数D的灵敏系数为 0. 45/0. 2 = 2. 25。
[0083] 实施方式7 :
[0084] (1)根据过负荷最小可靠系数对应高限系数D〈0. 707;高限系数应满足0. 707>D， 例如选择D= 0. 1 ;
[0085] (2)高限系数D的最小可靠系数为0· 707/0. 1 = 7. 07,满足高限系数选取原则；
[0086] (3)若实际运行时D' =0.85,高限系数D的可靠系数为0.85/0.1 =8. 5,满足过 负荷相间电压余弦分量/D>1;
[0087] (4)若经小过渡电阻单相接地故障时D" = 0.05,高限系数D的灵敏系数为 0· 1/0. 05 = 2。
[0088] 实施方式8:
[0089] (1)根据过负荷最小可靠系数对应高限系数D〈0. 707;高限系数应满足0. 707>D， 例如选择D= 0. 2 ;
[0090] (2)高限系数D的最小可靠系数为0· 707/0. 2 = 3. 535,满足高限系数选取原则；
[0091] (3)若实际运行时D' = 0. 85,高限系数D的可靠系数为0. 85/0. 2 = 4. 25,满足过 负荷相间电压余弦分量/D>1;
[0092] (4)若经小过渡电阻单相接地故障时D" = 0.05,高限系数D的灵敏系数为 0· 2/0. 05 = 4。
[0093] 实施方式9 :
[0094] (1)根据过负荷最小可靠系数对应高限系数D〈0. 707;高限系数应满足0. 707>D， 例如选择D= 0. 35 ;
[0095] (2)高限系数D的最小可靠系数为0· 707/0. 35 = 2. 02,满足高限系数选取原则；
[0096] (3)若实际运行时D' = 0.85,高限系数D的可靠系数为0.85/0. 35 = 2. 43,满足 过负荷相间电压余弦分量/D>1;
[0097] (4)若经小过渡电阻单相接地故障时D" = 0.05,高限系数D的灵敏系数为 0· 35/0. 05 = 7。
[0098] 本发明申请根据过负荷时相电压余弦分量大于0. 707pu的特征，从过负荷时判据 的可靠性及经小过渡电阻接地故障时判据的灵敏性两个方面，提出了基于电压平面经小过 渡电阻接地故障与过负荷识别判据的高限系数D整定方法，在保证过负荷时判据的可靠性 的前提下尽可能提高经小过渡电阻接地故障时判据的灵敏度，该定值由输电线路保护装置 内部实现，且能够同时兼顾过负荷时判据的可靠性及经小过渡电阻接地故障时判据的灵敏 性。
[0099] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所 属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的【具体实施方式】 进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申 请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，所述方法适用于过负荷与经小过渡电 阻的单相接地故障识别的输电线路中，其特征在于：所述方法包括以下步骤： (1) 分别确定输电线路正常运行情况和其经小过渡电阻单相接地故障下的保护安装处 的相电压余弦分量； (2) 确定高限系数D的选取原则； (3) 确定高限系数D的选取范围； (4) 校验高限系数D的可靠性和灵敏性。
2. 如权利要求1所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在于：所 述步骤（1)中所述正常运行情况包括过负荷情况；当在所述正常运行情况下，所述保护安 装处的相电压余弦分量大于〇. 707倍的本侧的电源相电势。
3. 如权利要求2所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在于：当 在所述步骤（1)输电线路经小过渡电阻单相接地故障时，所述保护安装处的相电压余弦分 量小于0. 707倍的电源相电势。
4. 如权利要求2或3所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在于： 所述经小过渡电阻单相接地故障与负荷识别判据为： C<Ucocq><D 其中，C为判据的低限系数，U为保护安装处的相电压，q>.为保护安装处相电压与相电流 的夹角，D为判据的高限系数。
5. 如权利要求4所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在于：所 述步骤（2)中的选取原则为：在保证过负荷情况时，所述判据可靠系数大于1的前提下，尽 可能提高经小过渡电阻单相接地故障时所述判据的灵敏系数。
6. 如权利要求5所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在于： 所述可靠系数=过负荷时的相电压余弦分量/D ; 所述灵敏系数=D/经小过渡电阻单相接地故障的相电压余弦分量。
7. 如权利要求6所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在于：最 小的所述可靠系数=〇.707/D。
8. 如权利要求7所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在于：所 述步骤（3)中的选择范围为：所述过负荷的相电压余弦分量/D>1 ; 最小所述可靠系数对应高限系数D〈0. 707。
9. 如权利要求8所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在于：在 正常运行情况时，所述步骤（4)中的可靠性根据实测保护安装处的相电压余弦分量D'校验 高限系数D可靠性；所述可靠系数计算公式为=D' /D，所述可靠系数应大于1 ; 当所述可靠系数小于1时，减小高限系数D使所述可靠系数大于1。
10. 如权利要求9所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其特征在于：当 输电线路发生经小过渡电阻单相接地时，所述步骤（4)中的灵敏性根据实测保护安装处的 相电压余弦分量D"校验；所述灵敏系数计算公式为=D"/D。
11. 如权利要求1-10任意一项所述的一种确定单相接地故障识别高限系数的方法，其 特征在于：所述高限系数的选取及校验由输电线路保护装置的内部实现，无需外部整定。
【文档编号】H02H7/26GK104332965SQ201410545479
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】王兴国, 柳焕章, 周泽昕, 王德林, 张志 , 马锁明, 金明亮, 李仲青, 江知瀚 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 华中电网有限公司, 国网冀北电力有限公司