一种考虑断线故障的零序保护方法与流程

本发明涉及电力系统继电保护的技术领域，更具体涉及一种考虑断线故障的零序保护方法。

背景技术：

由于电网日趋复杂，线路传输容量增大，重载运行线路增多。鉴于横向故障的发生次数和对系统的危害均远远大于纵向故障，一般对零序保护原理、定值整定主要考虑系统在不同的运行方式下发生横向故障后的故障量，对发生概率较小的纵向故障的考虑较少。但目前在实际运行过程中发现，概率较小的纯断线故障有可能会引起相邻线路零序电流保护的误动，特别是重负荷的同塔架设线路，断线故障后的保护误动有加剧事故扩大的可能。

目前，超/特高压线路的零序最末段保护定值一般整定为300A，定时限动作时间不小于3.5秒。对于采用单相重合闸的超/特高压线路，一般重合闸时间大多整定为1秒左右，小于线路零序电流定时限保护最后一段的动作时间，不会对相邻线路保护造成影响；而由于线路断路器单相偷跳或单相偷合而造成的纵向故障，通常由“开关位置不对应”保护(俗称“非全相保护”)解决，该保护利用断路器辅助接点的不对应状态作为判据，动作时限也小于线路零序电流定时限保护最后一段的动作时间。上述两种较为常见的线路纵向故障，都与线路断路器相关，保护的判据较容易获取，对于一次系统断线或二次系统断线也能较明确地加以区分，并均采用在时间定值上“躲开”的方式防止相邻健全线路零序电流定时限最后一段误动。当断相故障发生在线路上时，较为常见的是断线处的导线接地，此时由于伴随有接地故障发生， 线路纵联保护、后备接地距离或零序保护大多能够切除故障，因此一般不会对相邻线路产生影响。

值得注意的是输电导线上发生与断路器无关的“纯”纵向故障。此种故障可能发生在线路耐张塔、转角塔的引流线处，或是在紧凑型线路的两间隔棒之间，除此之外，线路隔离开关自行断开(脱落)、站内出线设备引线脱落等在特殊情况下也有可能造成“纯”纵向故障。当然，根据长期的运行经验，线路发生纯粹的纵向故障是非常罕见的，但是，一旦重载线路发生了断相且不接地的故障，除本线路必然会有零序电流外，同断面的相邻线路必然也会由此产生零序电流，相邻线路的零序电流与负荷电流、并联线路的数量及系统两侧零序阻抗有关。鉴于前面所提到的整定原则，以及同一电压等级线路零序电流定时限最后一段通常取相同值的整定惯例，势必在重载线路发生纵向故障时可能出现同一断面多条线路零序后备保护同时动作的现象，如果再考虑大功率转移所带来的影响，后果不堪想象。因此，亟需寻找一种考虑断线故障的零序保护新方法，确保超/特高压电网的安全运行。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种考虑断线故障的零序保护方法，利用线路分相纵联差动互传线路两侧全电流，判断被保护线路是否发生断相故障，保证断相线路先于其它健全线路零序后备保护动作跳三相。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种考虑断线故障的零序保护方法，包括：

判断线路零序电流是否大于过流定值；当线路零序电流大于过流定值时，认定零序保护条件出现；

判断线路电压变化是否小于0.04倍的额定电压，当线路电压变化小于 0.04倍的额定电压，认定零序保护条件出现。

判断线路两侧同名相无电流是否均小于0.04倍的线路额定电流，当线路两侧同名相无电流均小于0.04倍的线路额定电流，认定零序保护条件出现；

当上述三个零序保护条件同时出现时，进行保护动作跳三相。

保护动作时限按躲过重合闸时间和断路器三相不一致保护动作时间中的较大者整定，且该时限要小于零序最末一段的时间定值。

判断线路零序电流是否大于过流定值的判据为：3I₀>3I_0set，其中，I₀为零序过电流定值，I_0set为零序过电流定值；零序过流定值采用零序过流末段定值

利用线路分相纵联差动互传线路两侧全电流，获得线路两侧三相电流，即本侧和对侧三相电流，判断被保护线路是否发生断相故障。

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

1、本发明技术方案保证了超/特高压输电线路在断线情况下先于相邻线路的零序后备保护动作切除三相，避免因断线故障引起相邻线路零序后备保护误动，而导致系统安全稳定运行加重破坏的问题；

2、本发明技术方案利用分相纵联差动互传线路两侧全电流判断线路断线，一方面在两侧同时判断无流保证了无流判据的可靠性；另一方面即使一侧CT断线也不会导致无流判据动作，最大程度减小了CT断线的影响；

3、本发明技术方案尤其适用于线路重载情况，此时由于断相时零序电流大小正比与断相前线路负荷电流，负荷重，则断相时零序电流必然大，零序后备保护，特别是相邻线路的零序后备保护更容易误动；而重负荷情况下的保护误动将引起更严重的后果；

4、本发明技术方案将断相线路三相切除，避免引起相邻线路零序后备 保护误动，保障了系统的安全稳定运行；

5、本发明技术方案动作可靠性高，工程适用性较强，尤其对于多回输电线路具有一定的工程实际意义。

附图说明

图1为本发明实施例的考虑断线故障的零序后备保护方法逻辑图；

图2为本发明实施例的双回输电线路接线示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

本例的发明提供一种考虑断线故障的零序保护方法，包括：

(1)判断线路零序电流是否大于过流定值，判据：3I₀>3I_0set，此处零序过流定值可采用零序过流末段定值。

(2)判断线路电压变化不大，判据：ΔU<0.04U_e，U_e为额定电压。

(3)判断线路两侧同名相无电流判据：为线路本侧和对侧相电流，I_e为线路额定电流。

如图1保护逻辑所示，上述三个条件同时出现，就具备保护动作跳三相的基本条件，动作时限按躲过重合闸时间、断路器三相不一致保护动作时间中较大者整定，而且需要小于零序最末一段的时间定值。

如附图2所示双回输电线路，在L1线路B2出口处发生A相断线故障，各断路器处零序电流大小如表1所示，在输送功率/自然功率倍数为1时，B3、B5处零序电流均超过300A，在输送功率/自然功率倍数为1.5和2时，B2、B3、B4、B5处零序电流均超过300A，按前述整定原则，若不采用本发 明方法会造成L1和L2线路零序后备保护动作，使得两侧电网联系断开。在采用本发明考虑断线故障的零序保护新方法时，分析保护实施过程如下：

(1)按表1所示零序电流大小，零序过流判据：3I₀>3I_0set(此处零序过流定值采用零序过流末段定值)，L1、L2线条件满足，判为零序过流。

(2)线路电压变化判据：ΔU<0.04U_e(U_e为额定电压)条件满足，L1、L2线判为线路电压无变化。

(3)判断线路两侧同名相无电流判据：(I_e为线路额定电流)L1线A相条件满足，判为L1线A相两侧无流。

(4)L1线A相满足上述3个条件，判为L1线A相断线。由于动作时限按躲过重合闸时间、断路器三相不一致保护动作时间中较大者整定，而且小于零序最末一段的时间定值。则在动作时限到达后断线故障继续存在，L1线动作于跳三相，避免L2线零序后备保护动作而割裂两侧电网联系。

表1

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，均在本发明的权利要求保护范围之内。