站域接地距离保护III段自适应偏移特性整定方法

摘要

本发明涉及一种站域接地距离保护III段自适应偏移特性整定方法，属于电力系统保护和控制技术领域。该方法包括：用起动后1-2周波数据计算送端系统戴维南等效阻抗Z

说明书

技术领域

本发明属于电力系统保护和控制技术领域，特别涉及一种应用于智能变电站的站 域接地距离保护III段自适应偏移特性整定方法。

背景技术

智能变电站在二次设备兼容性、互操作能力、数据资源共享等方面具有得天独厚 的优势，给电力系统带来了数字化的变革。基于IEC61850标准的站域保护研究方兴 未艾，本申请人已在专利CN101478146A中公开了一种数字化变电站设备的保护控制 方法和首个集成变电站保护与控制的多功能装置；在专利CN102761106A中公开了一 种智能变电站集成保护的快速起动及相量计算方法。基于站域共享信息的基础上，更 多的保护变革正在进行。

其中，基于站域信息来解决保护在事故过负荷下的不合理动作问题便是其中一个 研究方向。事故过负荷一般由故障等大扰动引起，当输电断面的一条或多条线路被切 除，造成潮流转移导致同一断面其他运行线路严重过负荷，并可能造成过负荷线路距 离保护III段不合理动作，是电力系统连锁跳闸的重要原因。距离III段在事故过负荷 下不合理动作的本质原因是距离保护III段在灵敏性与选择性上的矛盾，尤以是接地 距离III段。

专利CN101335450所提距离保护防过负荷误动的自适应调整方法，在保护判断 为过负荷后，按照当前负荷大小留1.5～2倍裕度对距离保护动作特性作自适应调整， 将姆欧圆特性调整为棱镜-圆复合特性，或者将多边形特性的电阻分量限制线内移。 该方法是在单条线路信息的基础上实现的，调整后的距离保护动作特性可能在后续复 故障中拒动。

发明内容

本发明的目的是为克服站域接地距离保护III段在灵敏性和选择性的矛盾，提出 一种站域接地距离保护III段自适应偏移特性整定方法，本方法用于智能变电站中， 可提高距离保护动作的可靠性。

本发明提出的一种站域接地距离保护III段自适应偏移特性整定方法，其特征在 于，该方法包括以下步骤：

步骤1)用起动后1-2周波数据计算送端系统戴维南等效阻抗Z_thev：具体计算方 法如下：

当二次侧母线负序电压幅值大于等于0.5V时，提取母线负序电压、所有进 线负序电流之和计算送端系统戴维南等效阻抗Z_thev为：

$\left(\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{thev}}\left(k\right)=\frac{{\stackrel{·}{U}}_2\left(k\right)}{\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{\stackrel{·}{I}}_{m2}\left(k\right)}\\ Z_{\mathrm{thev}}=\overline{Z_{\mathrm{thev}}\left(k\right)},k=t_0+1,t_0+2,····,t_0+2N\end{array}\right)---\left(1\right)$

式(1)中，为第k个采样点算得的母线负序电压；为第m条进线 第k个采样点算得的负序电流，以流出母线方向为正方向，变电站总共有M条进 线，相加可得所有进线负序电流之和Z_thev(k)为第k个采样点算得的送端 系统戴维南等效阻抗；N为每周波采样点，t₀为保护起动时刻采样点编号，对起动后 2个周波算得的Z_thev(k)求取平均值得即可得送端系统戴维南等效阻抗 Z_thev；

当二次侧母线负序电压幅值小于等于0.5V时，则用正序突变量计算送端系 统戴维南等效阻抗Z_thev为：

$\left(\begin{array}{c}\Delta {\stackrel{·}{U}}_1\left(k\right)=|{\stackrel{·}{U}}_1\left(k\right)-{\stackrel{·}{U}}_1(k-2N)|\\ \Delta {\stackrel{·}{I}}_{m1}\left(k\right)=|{\stackrel{·}{I}}_{m1}\left(k\right)-{\stackrel{·}{I}}_{m1}(k-2N)|\\ Z_{\mathrm{thev}}\left(k\right)=\frac{\Delta {\stackrel{·}{U}}_1\left(k\right)}{\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\Delta {\stackrel{·}{I}}_{m1}\left(k\right)}\\ Z_{\mathrm{thev}}=\overline{Z_{\mathrm{thev}}\left(k\right)},k=t_0+1,t_0+2,····{,t}_0+2N\end{array}\right)---\left(2\right)$

式(2)中，为第k个采样点算得的母线正序电压，为第k-2N个 采样点算得的母线正序电压，为第k个采样点算得的母线正序突变量电压，N 为每周波采样点个数；为第m条进线第k个采样点的正序电流，为 第m条进线第k-2N个采样点的正序电流，为第m条进线第k个采样点算得 的正序突变量电流，以流出母线方向为正方向，变电站总共有M条进线，相加可得 所有进线正序电流突变量之和Z_thev(k)为第k个采样点算得的送端系统戴 维南等效阻抗；t₀为保护起动时刻采样点编号，对起动后2个周波算得的Z_thev(k)求 取平均值得到即可得送端系统戴维南等效阻抗Z_thev；

步骤2)根据步骤1)计算的送端系统戴维南等效阻抗Z_thev，自适应对站域接地 距离保护III段的偏移特性进行整定：

式(3)中，为极化电压，可取保护处工频电压或者正序电压；为保护安装处 测量相电流，Φ为相别，可取A、B、C相；为保护安装处零序电流；K₀为线路零 序补偿系数，由线路正序阻抗和零序阻抗求得；α为偏移系数，可从0～0.5取值)； 为新的整定阻抗，与线路初始整定阻抗Z_set的关系为：可取0.7～1.0倍Z_set，如 图2所示；其中，虚线圆为接地距离保护III段动作特性，实线圆为调整后的带自适 应偏移特性的接地距离保护III段动作区域；

步骤3)根据步骤2)自适应调整的接地距离保护III段偏移特性，进行保护计算 (具体方法属于常规技术)。

本发明的特点及有益效果：

该整定方法是基于送端系统戴维南等效阻抗来调节距离保护的偏移特性，主要针 对站域接地距离保护III段。其中，送端系统戴维南等效阻抗是基于站域共享的基础 上，根据所有进线在保护起动后1-2个周波内的电压、电流数据进行实时求解而得。

该发明的有益效果为：当系统处于大运行方式下，潮流大负荷重，故障特征较为 明显，且事故过负荷发生概率高，此时的送端戴维南等效阻抗比较小，根据本发明所 提的自适应偏移特性整定方法，距离保护的动作区较小，能有效降低站域接地距离保 护III段在事故过负荷下起动的概率即保证选择性动作；当系统处于小运行方式下， 潮流较小，故障特征比较不明显，事故过负荷发生概率不高，此时的送端戴维南等效 阻抗比较大；根据本发明所提的自适应偏移特性整定方法，距离保护的动作区较大， 能有效提高站域接地距离保护III段在经大电阻单相接地故障情况下起动的灵敏度。 本方法可自适应于系统运行方式，兼顾接地距离保护III段对过渡电阻的灵敏性和应 对事故过负荷的选择性。

附图说明

图1为本发明的站域接地距离保护III段自适应偏移特性整定方法示意图；

图2为本发明的站域接地距离保护III段带自适应偏移特性的动作特性图。

具体实施方式

本发明提出的一种智能变电站站域距离后备保护自适应整定方法结合附图及实施 例详细说明如下：

本发明的站域接地距离保护III段自适应偏移特性整定方法流程如图1所示，该 方法包括以下步骤：

步骤1)用起动后1-2周波数据计算送端系统戴维南等效阻抗Z_thev：具体计算方 法如下：

当二次侧母线负序电压幅值大于等于0.5V时，提取母线负序电压、所有进 线负序电流之和计算送端系统戴维南等效阻抗Z_thev为：

$\left(\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{thev}}\left(k\right)=\frac{{\stackrel{·}{U}}_2\left(k\right)}{\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{\stackrel{·}{I}}_{m2}\left(k\right)}\\ Z_{\mathrm{thev}}=\overline{Z_{\mathrm{thev}}\left(k\right)},k=t_0+1,t_0+2,····,t_0+2N\end{array}\right)---\left(1\right)$

式(1)中，为第k个采样点算得的母线负序电压；为第m条进线 第k个采样点算得的负序电流，以流出母线方向为正方向，变电站总共有M条进 线，相加可得所有进线负序电流之和Z_thev(k)为第k个采样点算得的送端 系统戴维南等效阻抗；N为每周波采样点，t₀为保护起动时刻采样点编号，对起动后 2个周波算得的Z_thev(k)求取平均值得即可得送端系统戴维南等效阻抗 Z_thev；

当二次侧母线负序电压幅值小于等于0.5V时，则用正序突变量计算送端系 统戴维南等效阻抗Z_thev为：

$\left(\begin{array}{c}\Delta {\stackrel{·}{U}}_1\left(k\right)=|{\stackrel{·}{U}}_1\left(k\right)-{\stackrel{·}{U}}_1(k-2N)|\\ \Delta {\stackrel{·}{I}}_{m1}\left(k\right)=|{\stackrel{·}{I}}_{m1}\left(k\right)-{\stackrel{·}{I}}_{m1}(k-2N)|\\ Z_{\mathrm{thev}}\left(k\right)=\frac{\Delta {\stackrel{·}{U}}_1\left(k\right)}{\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\Delta {\stackrel{·}{I}}_{m1}\left(k\right)}\\ Z_{\mathrm{thev}}=\overline{Z_{\mathrm{thev}}\left(k\right)},k=t_0+1,t_0+2,····{,t}_0+2N\end{array}\right)---\left(2\right)$

式(2)中，为第k个采样点算得的母线正序电压，为第k-2N个 采样点算得的母线正序电压，为第k个采样点算得的母线正序突变量电压，N 为每周波采样点个数；为第m条进线第k个采样点的正序电流，I_m1(k-2N)为 第m条进线第k-2N个采样点的正序电流，为第m条进线第k个采样点算得 的正序突变量电流，以流出母线方向为正方向，变电站总共有M条进线，相加可得 所有进线正序电流突变量之和Z_thev(k)为第k个采样点算得的送端系统戴 维南等效阻抗；t₀为保护起动时刻采样点编号，对起动后2个周波算得的Z_thev(k)求 取平均值得到即可得送端系统戴维南等效阻抗Z_thev；

步骤2)根据步骤1)计算的送端系统戴维南等效阻抗Z_thev，自适应对站域接地 距离保护III段的偏移特性进行整定：

式(3)中，为极化电压，可取保护处工频电压或者正序电压；为保护安装处 测量相电流，Φ为相别，可取A、B、C相；为保护安装处零序电流；K₀为线路零 序补偿系数，由线路正序阻抗和零序阻抗求得；α为偏移系数，可从0～0.5取值； 为新的整定阻抗，与线路初始整定阻抗Z_set的关系为：可取0.7～1.0倍Z_set，如 图2所示；其中，虚线圆为接地距离保护III段动作特性，实线圆为调整后的带自适 应偏移特性的接地距离保护III段动作区域；

步骤3)根据步骤2)自适应调整的接地距离保护III段偏移特性，进行保护计算 (具体方法属于常规技术)。

在站域信息共享的基础上，站域距离后备保护获知多条线路的电压、电流信息。 当保护起动后，在进行接地距离III段保护处理程序前，根据送端系统戴维南等效阻 抗来调节距离保护的偏移特性。

在事故过负荷不会造成距离保护III段起动的系统小运行方式下，本方法可适当 提高保护对过渡电阻的灵敏性；在事故过负荷可能造成距离保护III段起动的系统大 运行方式下，重点保证保护的选择性动作，即尽可能在事故过负荷下不动作。该方法 基于站域共享信息实现，因此特别适应于智能变电站站域距离后备保护。