站域距離保護iii段的事故過負荷閉鎖方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統站域距離保護和控制技術領域，特別涉及一種應用于站域距 離保護III段的事故過負荷閉鎖方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電力需求的持續增長，電網重載運行情況愈發普遍。當一條或多條線路跳閘， 跳閘線路的負荷會轉移到平行輸電斷面的其他運行線路上，形成其他運行線路過負荷。由 于此類過負荷可能由故障引發，也可能由無故障跳閘引發，因此統稱為事故過負荷。在以往 研宄中也被稱為潮流轉移過負荷。
[0003] 事故過負荷情況通常伴隨著電流增大、電壓降低的特征，在阻抗平面上與故障具 有相似性，因而可能被距離保護誤判為故障。其中，距離保護III段需要對下一級線路提供 遠后備保護，因而具有較高靈敏性，包括針對接地故障（包括單相接地、兩相接地和三相接 地）的接地距離保護III段和針對相間故障（包括兩相故障、兩相接地和三相故障）的相 間距離保護III段。事故過負荷下的測量阻抗較容易進入動作區，因此輸電線路距離保護 III段在事故過負荷而非故障的情況下跳閘，進一步造成其他線路過負荷并發展為連鎖跳 閘，幾乎是近年大停電事故的必經之路，對電網安全運行構成了嚴重威脅。
[0004] 現有事故過負荷識別主要對三相過負荷與故障進行區分。傳統采用負荷限制繼電 器躲最大過負荷，該方法整定難度大，且無法在阻抗平面上絕對區分。專利CN101335450A 和專利101710696B即是利用獨立線路保護數據來區別過負荷與故障，只能區分三相過負 荷與故障，并且不易整定。
[0005] 而基于廣域信息，可通過潮流推算與實測值對比，及枚舉并搜索預想事故集來識 別過負荷，但是在多支路切除事件下，通信量和計算量較大，且難以窮舉，在實時性和可靠 性上有諸多不確定性。
[0006] 專利CN103545930A提出了一種基于遠動裝置的站域保護數據采集方法及其系 統，可以對全站保護數據進行采集。本發明基于此，提出一種利用本地站域信息識別事故過 負荷并閉鎖距離保護III段的方法，可以同時區分單相過負荷和相間過負荷與故障。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是為克服已有過負荷識別與閉鎖技術的不足之處，提出了一種站域 距離保護III段的事故過負荷閉鎖方法，該方法充分利用站域共享信息，可保證距離保護 III段在事故過負荷下可靠閉鎖，在相間故障、相間接地故障及單相經小過渡電阻接地故障 下可靠開放，在單相經大過渡電阻接地的情況下可靠延時開放，保障電力系統安全穩定運 行。。
[0008] 本發明提出的一種站域距離保護III段的事故過負荷閉鎖方法，其特征在于，當 發生接地故障時，開放過負荷閉鎖，進行保護判斷并與主保護配合切除故障線路，而對于事 故過負荷，閉鎖保護以保證不誤動；該方法具體包括以下步驟：
[0009] 1)保護啟動后進行100ms?200ms延時，進入步驟2);
[0010] 2)首先判斷是否已跳閘，如果已經跳閘，則進入步驟11);如果還沒有跳閘，進入 步驟3);
[0011] 3)比較3倍的二次側負序電壓3%與設置的二次側負序電壓閾值U2srt (U2srt取值 范圍為IV?5V)，如果3%小于等于U2set，進入步驟4);如果3U2大于U2srt，進入步驟5);
[0012] 4)根據接地距離保護III段算法判斷三相是否啟動，如果三相啟動，進入步驟9); 否則進入步驟11);
[0013] 5)用起動后1-2周波數據計算送端系統戴維南等效阻抗Zttev，根據Zttev進行接地 距離保護III段算法判斷三相是否在動作區，如果三相都不在動作區，則進入步驟11);如 果至少有一相位于動作區，則進行步驟6);
[0014] 戴維南等效阻抗Zthev具體計算方法如下：
[0015] 提取母線負序電壓、所有進線負序電流之和計算送端系統戴維南等效阻抗zttev 為：
【主權項】
1. 一種站域距離保護III段的事故過負荷閉鎖方法，其特征在于，當發生接地故障時， 開放過負荷閉鎖，進行保護判斷并與主保護配合切除故障線路，而對于事故過負荷，閉鎖保 護以保證不誤動；具體包括以下步驟： 1) 保護啟動后進行l〇〇ms?200ms延時，進入步驟2); 2) 首先判斷是否已跳閘，如果已經跳閘，則進入步驟11);如果還沒有跳閘，進入步驟 3)； 3) 比較3倍的二次側負序電壓3%與設置的二次側負序電壓閾值U2srt，如果3U2小于等 于U2s6t，進入步驟4);如果3U2大于U2s6t，進入步驟5); 4) 根據接地距離保護III段算法判斷三相是否啟動，如果三相啟動，進入步驟9);否則 進入步驟11); 5) 用起動后1-2周波數據計算送端系統戴維南等效阻抗Zttev，根據ZthJi行接地距離 保護III段算法判斷三相是否在動作區，如果三相都不在動作區，則進入步驟11);如果至 少有一相位于動作區，則進行步驟6); 6) 根據由POQ、POCjPPOC3三個判據組成的事故過負荷識別判據POC進行識別，當 POQ、POCJPP0C3不能同時滿足條件時，進入步驟10);當POCpPOCjPP0C3同時滿足條件 時，則再判斷接地距離保護III段位于動作區的相數，如果單相位于動作區，進行步驟7); 如果兩相位于動作區，進行步驟8);如果三相位于動作區，進行步驟9); 7) 當單相位于動作區，首先進行如式（7)判斷： I〇/l2>〇D (1) 其中，1〇為零序電流，I2為負序電流，〇D為零序電流與負序電流之比的閾值（取值范圍 為0. 1?0. 8);如果上式不滿足，進入步驟10);如果上式滿足，則動態開放，具體為進行附 加延時，如果延時未到，回到步驟5)中重新進行接地距離保護III段算法判斷；如果延時已 到，則出口跳閘，結束； 8) 當兩相位于動作區，進行相間余弦電壓限制條件判斷如式⑶： 0? 5Uffl (2) 其中為線電壓，UfflS額定線電壓； 如果不滿足式（8)，選擇相電流變化量更大的一相進入單相動作區判斷，復歸另 一相的接地距離保護III段，然后轉入步驟7);如果滿足式（8)，則進入步驟10); 9) 當三相位于動作區，同樣進行式（8)的判斷，如果不滿足式（8)，則進入步驟11);如 果滿足式（8)，則進入步驟10); 10) 接地距離保護III段開放，延時Is?5s后出口跳閘，結束； 11) 復歸接地距離保護III段，結束。
2. 如權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟5)的戴維南等效阻抗Zthe;v具體計算 方法如下： 提取母線負序電壓、所有進線負序電流之和計算送端系統戴維南等效阻抗Zttev為：
上式中，[>2(幻為第k個采樣點算得的母線負序電壓；i,"2(A)為第m條進線第k個采樣 點算得的負序電流，以流出母線方向為正方向，變電站總共有M條進線，相加可得所有進線 負序電流之和
為第k個采樣點算得的送端系統戴維南等效阻抗；N為每 周波采樣點，h為保護起動時刻采樣點編號，對起動后2個周波算得的Zthev(k)求取平均值 得Zftev(A〇，即可得送端系統戴維南等效阻抗Zthev。
3. 如權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟6)的POC:判據如式（2):
其中，ZSKcC為變電站所有出線的接地測量阻抗并聯值；ZSKC^為變電站所有出線的相 間測量阻抗并聯值，〇TH為POCi判據設置的整定值，0TH取值范圍為1?5 ; 所述P〇C#lj據如式（3)、（4)、（5):
其中，9為設置的可靠裕度角，0取值范圍為5°?20°，P為有功功率，武^和匕分 別為送端系統相電動勢和等效相電流，武_和/_ :分別為送端系統相間電動勢和等效相間 電流； 所述P〇C#lj據如式（6):
其中，ZsetcC為接地距離保護III段阻抗整定值，ZsetcCcI)為相間距離保護III段阻抗整定 值，〇MX為POC3判據設置的整定值，0MX取值范圍為0? 1?0? 8〇
4. 一種站域距離保護III段的事故過負荷閉鎖方法，其特征在于，當發生相間及相間 接地故障時，開放過負荷閉鎖，進行保護判斷并與主保護配合切除故障線路，而對于事故過 負荷，閉鎖保護以保證不誤動；該方法具體包括以下步驟： 1) 保護啟動后進行l〇〇ms?200ms延時，進入步驟2); 2) 首先判斷是否已跳閘，如果已經跳閘，則進入步驟9);如果還沒有跳閘，進入步驟 3)； 3) 比較3倍的二次側負序電壓3%與設置的二次側負序電壓閾值U2srt，如果3U2小于等 于U2s6t，進入步驟4);如果3U2大于U2s6t，進入步驟5); 4) 相間距離保護III段算法判斷，然后進入步驟7); 5) 用起動后1-2周波數據計算送端系統戴維南等效阻抗Zthev，根據計算得到戴維南等 效阻抗Zttev進行相間距離保護III段算法判斷是否在動作區，如果不在動作區，則進入步驟 9);如果位于動作區，則進行步驟6); 6) 根據由POQ、POCjPPOC3三個判據組成的事故過負荷識別判據POC進行識別，當 POQ、POCJPP0C3不能同時滿足條件時，進入步驟9);當POCpPOCjPP0C3同時滿足條件 時，進入步驟7) 7) 進行相間余弦電壓限制條件判斷如式（15): 0? 5Uffl (9) 其中為線電壓，UNN為額定線電壓；如果滿足上式，進入步驟8);如果不滿足上式， 進入步驟9); 8) 相間距離保護III段開放，延時Is?5s后出口跳閘，結束； 9) 復歸相間距離保護III段，結束。
5. 如權利要求4所述方法，其特征在于，所述步驟5)的戴維南等效阻抗Zthe;v具體計算 方法如下： 提取母線負序電壓、所有進線負序電流之和計算送端系統戴維南等效阻抗Zttev為：
上式中，⑷為第k個采樣點算得的母線負序電壓；iw2(t)為第m條進線第k個采樣 點算得的負序電流，以流出母線方向為正方向，變電站總共有M條進線，相加可得所有進線 負序電流之和
為第k個采樣點算得的送端系統戴維南等效阻抗；N為每 周波采樣點，h為保護起動時刻采樣點編號，對起動后2個周波算得的Zthev(k)求取平均值nz^{k)，即可得送端系統戴維南等效阻抗Zthev。
6. 如權利要求4所述方法，其特征在于，所述步驟6)的POC，lj據如式（10):
其中，ZSKCC為變電站所有出線的接地測量阻抗并聯值；zSKC^為變電站所有出線的相 間測量阻抗并聯值，〇TH為POCi判據設置的整定值，0TH取值范圍為1?5 ; P〇C#lj據如式（11)、（12)、（13):
其中，9為設置的可靠裕度角，0取值范圍為5°?20°，P為有功功率，我p:和4分 別為送端系統相電動勢和等效相電流，式_和/_分別為送端系統相間電動勢和等效相間 電流； P〇C#lj據如式（14):
ZsetcC為接地距離保護III段阻抗整定值，Zsetc^為相間距離保護III段阻抗整定值， 0^為POC3判據設置的整定值，0MX取值范圍為0. 1?0. 8。
【專利摘要】本發明涉及一種站域距離保護III段的事故過負荷閉鎖方法，屬于電力系統保護和控制技術領域，該方法包括：當發生接地故障時，開放過負荷閉鎖，進行保護判斷并與主保護配合切除故障線路，而對于事故過負荷，閉鎖保護以保證不誤動；當發生相間及相間接地故障時，開放過負荷閉鎖，進行保護判斷并與主保護配合切除故障線路，而對于事故過負荷，閉鎖保護以保證不誤動；本發明提出的方法可保證距離保護III段在事故過負荷下可靠閉鎖，在相間故障、相間接地故障及單相經小過渡電阻接地故障下可靠開放，在單相經大過渡電阻接地的情況下可靠延時開放，保障電力系統安全穩定運行。
【IPC分類】H02H7-26
【公開號】CN104578006
【申請號】CN201410805868
【發明人】董新洲, 曹潤彬, 施慎行, 雷傲宇, 陳昕, 倪江
【申請人】清華大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月19日