基于SV网络采样同杆双回线路单相接地电压比相保护方法

摘要

本发明公开了一种基于SV网络采样同杆双回线路单相接地电压比相保护方法，测量同杆双回线路保护安装处的I回线路故障相电压、I回线路故障相电流、I回线路零序电流、I回线路其他两正常相电压、II回线路零序电流；利用I回线路两正常相电压计算I回线路正常运行时的故障相电压，计算I回线路保护整定范围处的故障相电压，判断I回线路保护整定范围处的故障相电压领先I回线路正常运行时的故障相电压的相角落在（-90°，90°）范围内是否成立，若成立，则判断I回线路保护整定范围内发生单相接地故障，保护装置跳开I回线路两端的断路器。本发明消除了线间零序互感阻抗对保护动作性能的影响，不误动作，有很强的抗过渡电阻和负荷电流影响的能力。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种基于SV网络采样同杆双 回线路单相接地电压比相保护方法。

背景技术

阻抗距离保护根据测量阻抗大小反映故障距离长度以区分故障点位于保护区内还是位于 保护区外。阻抗距离保护由于受电力系统运行方式和结构变化影响小，用于计算测量阻抗的 电气量为全故障分量，适用于线路整个故障过程的输电线路保护。

传统输电线路单相接地距离保护假设单相接地故障为金属性短路故障，通过故障相电压 和故障相电流的比值计算测量阻抗，并根据测量阻抗大小来反映故障点的远近以决定是否发 出动作跳闸信号。实际上，在电力系统中，除了人为构造的金属性接地短路故障外，实际输 电线路单相接地故障点的过渡电阻并不为零，过渡电阻产生的附加阻抗会严重影响阻抗距离 保护的动作性能。若过渡电阻产生的附加阻抗呈阻感性，则容易造成保护区内单相接地故障 时阻抗距离保护拒动；若过渡电阻产生的附加阻抗呈阻容性，则容易造成保护区外单相接地 故障时阻抗距离保护产生稳态超越。

现有输电线路单相接地距离保护的动作特性圆边界经过坐标原点，由于坐标原点位于动 作特性圆边界上，保护正向出口单相接地短路故障时保护存在死区，且随着过渡电阻和负荷 电流增大，保护正向出口死区越大。由于坐标原点位于动作特性圆边界上，保护反方向出口 单相接地短路故障存在误动的可能，且过渡电阻越大，保护反方向出口单相接地短路故障时 保护越容易误动作。

由于同杆并架双回线路线间存在很强的零序互感，基于电缆二次回路的传统变电站，单 相接地距离保护无法获取另一回线路的零序电流，算法模型中无法消除线间零序互感的影响， 受线间零序互感的影响，传统单相接地距离保护应用于同杆并架双回线路时其保护范围将大 大扩大，在保护整定范围处故障常常存在稳态超越，使得保护区外故障时容易发生误动作， 容易造成潮流大转移，引发大面积停电事故发生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种保护正向出口单回线路单相接地 故障时无保护死区，保护反方向出口单回线路单相接地故障时不误动作，无需对线路故障前 电压进行记忆，无需设置线路故障前电压保持回路，动作特性在双回线路发生单回线路单相 接地故障的整个故障过程都为暂态动作特性的基于SV网络采样同杆双回线路单相接地电压 比相保护方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于SV网络采样同杆双回线路单相接地电 压比相保护方法，包括如下依序步骤：

（1）保护装置测量同杆双回线路保护安装处的I回线路故障相电压、I回线路故障相 电流和I回线路零序电流，测量I回线路其他两正常相电压；测量同杆双回线路 保护安装处的II回线路零序电流；其中，φαβ=ACB、BAC、CBA相；

（2）保护装置计算I回线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ=ACB、 BAC、CBA相；

（3）保护装置计算I回线路保护整定范围处的φ相电压

其中，x_set为I回线路保护整定范围；z_I1、z_I0分别为单位 长度I回线路正序阻抗、零序阻抗；z_m0为单位长度I回线路和单位长度II回线路之间的零序互 感阻抗；

（4）保护装置判断I回线路保护整定范围处的φ相电压领先I回线路正常运行时的φ相电压的相角 落在（-90°，90°）范围内是否成立，若成立，则 判断I回线路保护整定范围内发生φ相接地故障，保护装置跳开I回线路两端的断路器。

本发明的有益效果是：

本发明方法首先测量同杆双回线路保护安装处的I回线路故障相电压、I回线路故障相电 流和I回线路零序电流，测量I回线路其他两正常相电压，测量同杆双回线路保护安装处的II 回线路零序电流；利用I回线路两正常相电压计算I回线路正常运行时的故障相电压，计算I 回线路保护整定范围处的故障相电压，然后判断I回线路保护整定范围处的故障相电压领先I 回线路正常运行时的故障相电压的相角落在（-90°，90°）范围内是否成立，若成立，则判 断I回线路保护整定范围内发生单相接地故障，保护装置跳开I回线路两端的断路器。本发明 方法基于SV网络采样获取另一回线路零序电流，在算法模型中计及另一回线路零序电流的影 响，原理上消除了线间零序互感阻抗对保护动作性能的影响。本发明方法动作特性圆经过第 三象限，坐标原点位于动作特性圆内，因此本发明方法在保护出口单回线路单相接地故障时 无保护死区，保护反方向出口单回线路单相接地故障时不误动作。本发明方法无需对线路故 障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路。本发明方法动作特性 在双回线路发生单回线路单相接地故障的整个故障过程中都为暂态动作特性，具有很强的抗 过渡电阻和负荷电流影响的能力。

附图说明

图1为应用本发明的同杆双回线路输电系统示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

图1为应用本发明的同杆双回线路输电系统示意图。图1中CVT为电压互感器、CT为电 流互感器。智能变电站中，对采样数字信号传输通道进行SV网络通讯组网，合并单元实时采 集电压互感器CVT和电流互感器CT输出的交流模拟量后，合并单元将采集到的电压互感器 CVT和电流互感器CT输出的交流模拟量转化成采样数字信号，经光纤通讯传输给交换器，然 后再经光纤通讯传输给应用本发明方法的输电线路继电保护装置。

继电保护装置测量同杆双回线路保护安装处的I回线路故障相电压I回线路故障相 电流和I回线路零序电流测量I回线路其他两正常相电压基于SV网络实 时测量同杆双回线路保护安装处的II回线路零序电流；其中，φαβ=ACB、BAC、CBA相, 即，当φ=A相时，α=C相,β=B相；当φ=B相时，α=A相,β=C相；当φ=C相时，α=B相, β=A相。上述I回线路指同杆双回线路中故障的一回线路，II回线路指同杆双回线路中正常 运行的的另一回线路。

继电保护装置利用I回线路两正常相电压计算I回线路正常运行时的故障相电压，即利用I 回线路两正常相电压计算I回线路正常运行时的φ相电压其中， φαβ=ACB、BAC、CBA相，即，当φ=A相时，α=C相,β=B相；当φ=B相时，α=A相,β=C 相；当φ=C相时，α=B相,β=A相。

继电保护装置计算I回线路保护整定范围处的φ相电压

其中，x_set为I回线路保护整定范围；z_I1、z_I0分别为单位 长度I回线路正序阻抗、零序阻抗；z_m0为单位长度I回线路和单位长度II回线路之间的零序互 感阻抗。

继电保护装置判断I回线路保护整定范围处的φ相电压领先I回线路正常运行时的φ相电压的相角

落在动作特性区域（-90°，90°）范围内是否成立， 若成立，则判断I回线路保护整定范围内发生φ相接地故障，继电保护装置跳开I回线路两端 的断路器。

本发明方法基于SV网络采样获取另一回线路零序电流，在算法模型中计及另一回线路零 序电流的影响，原理上消除了线间零序互感阻抗对保护动作性能的影响。

本发明方法动作特性圆经过第三象限，坐标原点位于动作特性圆内，因此本发明方法在 保护出口单回线路单相接地故障时无保护死区，保护反方向出口单回线路单相接地故障时不 误动作。

本发明方法无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保 持回路。

本发明方法动作特性在双回线路发生单回线路单相接地故障的整个故障过程中都为暂态 动作特性，具有很强的抗过渡电阻和负荷电流影响的能力。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉 本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在 本发明的保护范围之内。