一种提高串补线路电流差动保护动作性能的方法

摘要

本发明公开了一种提高串补线路电流差动保护动作性能的方法，包括步骤S1当串补线路发生故障且电流差动保护启动后，采集串补线路故障点两侧的第一故障电流

说明书

技术领域

本发明属于交流输电系统的继电保护技术领域，更具体地，涉及一种 提高串补线路电流差动保护动作性能的方法。

背景技术

输电线路加装串联电容补偿装置可提高超高压远距离输电线路的输电 能力和系统稳定性，且对输电通道上的潮流分布具有一定的调节作用，因 此得到了越来越广泛的应用。串联在输电线路中、以补偿线路感抗为目的、 由电容器及其控制保护等设备组成的装置，称之为串联电容补偿装置，简 称串补。串补线路即指装设了串联电容补偿装置的输电线路。随着近年来 电网结构的不断加强，许多安装串补的线路出现了串补本身容抗大于串补 安装点背后系统总等值电抗的状况，当串补线路靠近串补安装处发生短路 故障时，特别是发生单相带大过渡电阻接地故障，线路两侧故障电流可能 发生电流反向，即从母线流向故障点的电流超前系统等值电源电势(无串 补时从母线流向故障点的电流滞后系统等值电源电势)。

电流差动保护是电力系统中性能最为优越的一种保护，广泛应用于高 压输电线路，其动作性能主要由其动作判据来决定。目前高压输电线路广 泛使用的保护判据是基于故障后故障点两侧线路故障电流是由线路两端母 线流向故障点的，因此串补导致电流反向的出现将严重影响分相电流差动 保护的动作性能，甚至串补线路电流差动保护可能拒动。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种提高串补线 路电流差动保护动作性能的方法，其目的在于解决现有技术存在的在串补 线路应用时，发生内部故障时动作性能不佳甚至保护可能拒动的问题。

本发明提供了一种提高串补线路电流差动保护动作性能的方法，包括 下述步骤：

S1：当串补线路发生故障且电流差动保护启动后，采集串补线路故障 点两侧的第一故障电流和第二故障电流

其中故障点两侧的电流是指输电线路两端的电流，可以通过获取串补 线路两端的线路保护所在处的电流来获得。当输电线路发生内部故障，故 障点两侧的线路电流不再一样，因此有故障线路两侧电流的说法。

作为本发明的一个实施例，采集故障电流可以采用如下技术手段：通 过电流互感器获得。电流互感器可以把数值较大的一次电流通过一定的变 比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5 的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。

S2：判断所述第一故障电流和第二故障电流是否满足保护判据 $|{\stackrel{·}{I}}_m+{\stackrel{·}{I}}_n|+K_D\left|\right|{\stackrel{·}{I}}_m|-|{\stackrel{·}{I}}_n\left|\right|>K_Z|{\stackrel{·}{I}}_m-{\stackrel{·}{I}}_n|+I_{\mathrm{op}0};$若是，则电流差动保护动作，断路器 跳闸；若否，则电流差动保护不动作。

本发明采用保护判据$|{\stackrel{·}{I}}_m+{\stackrel{·}{I}}_n|+K_D\left|\right|{\stackrel{·}{I}}_m|-|{\stackrel{·}{I}}_n\left|\right|>K_Z|{\stackrel{·}{I}}_m-{\stackrel{·}{I}}_n|+I_{\mathrm{op}0},$在系统正常 运行或区外故障时，线路两侧电流幅值接近，该部分动作增量接近于零， 不会增加误动风险；在区内故障时，由于串补线路发生电流反向的故障均 为故障点接近串补安装处的故障，因此两侧故障电流幅值相差较大，因此 该部分动作增量能有效增加动作量，提高了保护的动作灵敏度，有效降低 了拒动风险，从而大大提高了保护的可靠性；且本发明提出的保护判据原 理简单明确，仅在原有保护判据的基础上修改即可，易于对现有的微机保 护改进。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种提高串补线路电流差动保护动作性能 的方法的实现流程图。

图2为含串补线路系统等效示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的 本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可 以相互组合。

本发明提供了一种提高串补线路电流差动保护动作性能的方法；该方 法改进了现有的电流差动保护判据，增加了保护的动作灵敏度，有效的降 低了保护拒动风险，提高了保护的可靠性。

如图1所示，本发明一种提高串补线路电流差动保护动作性能的方法 包括以下步骤：

(1)串补线路发生故障，电流差动保护启动元件动作；

(2)采集故障线路两侧的电流计算其中为 保护装置启动后一周波的电流；

(3)采用如下保护判据：

$|{\stackrel{·}{I}}_m+{\stackrel{·}{I}}_n|+K_D\left|\right|{\stackrel{·}{I}}_m|-|{\stackrel{·}{I}}_n\left|\right|>K_Z|{\stackrel{·}{I}}_m-{\stackrel{·}{I}}_n|+I_{\mathrm{op}0}$

其中K_D为动作系数，一般取1即可，K_Z为制动系数，I_op0为电流门槛 定值。K_Z、I_op0均由生产厂家在装置内部整定。K_Z的值小于1，典型值如 0.6、0.8，I_op0一般较小，典型值如0。为的幅值。

(4)若满足保护判据，则电流差动保护动作，若不满足，则电流差动 保护不动作。

本发明提供的提高继电保护整定计算效率的方法具有以下优点：

(1)本发明提出的保护判据中，增加了动作增量在系 统正常运行或区外故障时，线路两侧电流幅值接近，该部分动作增量接近 于零，不会增加误动风险；在区内故障时，由于串补线路发生电流反向的 故障均为故障点接近串补安装处的故障，因此两侧故障电流值相差较大， 因此该部分动作增量能有效增加动作量，提高了保护的动作灵敏度，有效 降低了拒动风险，从而大大提高了保护的可靠性；

(2)本发明提出的保护判据原理简单明确，仅在原有保护判据的基础 上修改即可，易于对现有的微机保护改进；

下面结合具体实施例进一步说明本发明实施例提供的一种提高串补线 路电流差动保护动作性能的方法；详述如下：

采用本发明方法对华北电网装设有串补的万顺一串、万顺二串进行了 仿真研究，该系统等效系统示意图如图2所示。串补安装在万全站内，系 统运行方式为大方式，考虑系统电阻，不考虑串补MOV保护。在万顺一串 设置故障，故障类型为单相带过渡电阻接地故障，过渡电阻设为100欧， 结果如表1所示。表1中故障位置是指故障点距离万全站的线路长度占线 路全长的百分比。电流值为采用标幺值表示，系统基准容量为1000MVA， 基准电压为525kV。

由表1可见，在故障点接近串补侧母线时，故障后线路两侧电流相角 接近180度，发生了电流反向。输电线路电流差动保护判据为 $|{\stackrel{·}{I}}_m+{\stackrel{·}{I}}_n|{>K}_Z|{\stackrel{·}{I}}_m-{\stackrel{·}{I}}_n|+I_{\mathrm{op}0},$其中$|{\stackrel{·}{I}}_m+{\stackrel{·}{I}}_n|$为线路两侧电流相量和的模值，$|{\stackrel{·}{I}}_m-{\stackrel{·}{I}}_n|$为 线路两侧电流相量差的模值，K_Z为制动系数，取值小于1，I_op0为电流门槛 定值。K_Z、I_op0均由生产厂家在装置内部整定。当保护判据满足时，保护动 作。这里取典型值I_op0＝0，K_Z＝0.6，即保护判据为

以故障点位置为1％处为例，对应于保护判据， 则$|{\stackrel{·}{I}}_m+{\stackrel{·}{I}}_n|=2.6081,|{\stackrel{·}{I}}_m-{\stackrel{·}{I}}_n|=4.4844.$因此动 作量小于制动量对于传统保护来说，即使采取降低制动系数 的方法，但由于考虑到误动风险，制动系数一般不会太小，对于本例中取 0.6，保护判据仍然不满足，因此存在拒动风险。

采用本发明提出的电流差动保护判据，可取K_D＝1，I_op0＝0，K_Z＝0.6，则 $|{\stackrel{·}{I}}_m+{\stackrel{·}{I}}_n|+K_D\left|\right|{\stackrel{·}{I}}_m|-|{\stackrel{·}{I}}_n\left|\right|=5.1917,$动作量$|{\stackrel{·}{I}}_m+{\stackrel{·}{I}}_n|+K_D\left|\right|{\stackrel{·}{I}}_m|-|{\stackrel{·}{I}}_n\left|\right|$大于制动量 保护判据满足，保护可以正确动作，不存在拒动风险。

本发明提出了一种适用于串补线路电流差动保护的新判据，原理简单 明确，仅在原有保护判据的基础上修改即可，易于对现有的微机保护改进， 在不增加误动风险的基础上提高了保护的动作灵敏度，有效降低了拒动风 险，从而大大提高了保护的可靠性。

表1万顺一串单相接地故障仿真结果

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。