專利名稱：一種配電線路不對(duì)稱故障繼電保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種配電線路繼電保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
配電線路(也稱饋電線路、饋線)是配電系統(tǒng)的重要組成部分。配電線路發(fā)生故障后，自動(dòng)地檢測(cè)并切除故障區(qū)段，是保證用戶供電可靠性的前提。目前，配電線路故障隔離主要有兩大類。一類是電流保護(hù)，又包括電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)。當(dāng)配電線路上發(fā)生故障后，基于電流的增大，電流速斷保護(hù)瞬時(shí)隔離故障，定時(shí)限過電流保護(hù)經(jīng)過整定的時(shí)間延遲后隔離故障。電流速斷保護(hù)可以快速隔離故障，但不可避免地引起非故障區(qū)段的負(fù)荷失電，是一種沒有選擇性的故障隔離方法。定時(shí)限電流保護(hù)可以有選擇地隔離故障，但對(duì)靠近電源側(cè)的故障，故障電流大，對(duì)系統(tǒng)的影響大，故障隔離時(shí)間反而更長(zhǎng)，是一種不滿足快速性要求的故障隔離方法。另一類是配電線路自動(dòng)化技術(shù)，包括利用重合器和分段器的故障隔離方法，和基于饋線終端單元和通信網(wǎng)絡(luò)的故障隔離方法。利用分段器和重合器等智能開關(guān)設(shè)備的故障隔離方法，故障區(qū)段的查找和隔離依靠分段器、重合器的反復(fù)配合動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)，故障切除時(shí)間長(zhǎng)，斷路器負(fù)擔(dān)重?；陴伨€終端單元和通信網(wǎng)絡(luò)的故障隔離方法，故障區(qū)段的確定依靠通信網(wǎng)絡(luò)和饋線終端單元的信息的交互，故障隔離可靠性差。綜上所述，現(xiàn)有的配電線路故障隔離方法不能滿足用戶對(duì)安全可靠供電的要求。因此，研究具有選擇性、能夠快速切除配電線路故障的不依賴通信網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)方法就顯得尤為迫切和重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于單端電氣量的配電線路不對(duì)稱故障的繼電保護(hù)方法，所要解決的技術(shù)問題在于故障切除選擇性和快速性的矛盾。在單電源輻射狀運(yùn)行的配電線路上發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，對(duì)于故障的配電線路區(qū)段，一側(cè)為有電源端，另一側(cè)為無電源側(cè)(負(fù)荷側(cè))。有電源側(cè)，故障相電流增大；無電源側(cè)，故障相電流減小，電壓降低。如果有電源側(cè)開關(guān)斷開，無電源側(cè)非故障相電壓消失。如果無電源側(cè)開關(guān)斷開，有電源側(cè)非故障相電流因失去無電源側(cè)負(fù)荷而變化。有鑒于此，本發(fā)明公開了一種基于單端電氣量的配電線路不對(duì)稱故障繼電保護(hù)方 法。所述繼電保護(hù)方法采集被保護(hù)配電線路的電壓電流電氣量，基于實(shí)時(shí)檢測(cè)到的三相電壓和三相電流，判斷配電線路上是否發(fā)生了故障。判定配電線路上發(fā)生故障后，基于監(jiān)測(cè)到三相電壓和三相電流識(shí)別故障類型，判斷是不是不對(duì)稱故障。判斷發(fā)生了不對(duì)稱故障后，基于監(jiān)測(cè)到電壓和電流判斷故障方向，確認(rèn)故障發(fā)生在保護(hù)安裝處的上游還是下游。如果故障發(fā)生在保護(hù)安裝處的下游，投入定時(shí)限過電流保護(hù)和電流突變保護(hù)。定時(shí)限過電流保護(hù)，根據(jù)整定的時(shí)間和檢測(cè)電流大于整定值動(dòng)作。電流突變保護(hù)，根據(jù)以對(duì)端定時(shí)限低電壓保護(hù)整定的時(shí)間為基礎(chǔ)的整定時(shí)間范圍內(nèi)電流突變動(dòng)作。如果故障發(fā)生在保護(hù)安裝處的上游，投入定時(shí)限低電壓保護(hù)和電壓突變保護(hù)。定時(shí)限低電壓保護(hù)，根據(jù)整定的時(shí)間和電壓低于電壓整定值動(dòng)作。電壓突變保護(hù)，根據(jù)以對(duì)端定時(shí)限過電流保護(hù)整定的時(shí)間為基礎(chǔ)的整定時(shí)間范圍內(nèi)電壓突變動(dòng)作。本方法僅使用了單端故障信息，實(shí)現(xiàn)了配電線路不對(duì)稱故障快速有選擇隔離，解決了現(xiàn)有方法故障隔離時(shí)間長(zhǎng)，無選擇性，非故障區(qū)域不得不失電的問題。


圖I示出了所述保護(hù)流程圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實(shí)施例的限制。圖I示出了所述保護(hù)流程圖。步驟1，故障檢測(cè)，實(shí)時(shí)檢測(cè)配電線路上的電壓和電流，如果任一相電流大于整定值，或者任一相電壓低于整定值，判斷配電線路上發(fā)生了故障。所述電流整定值可取為線路上的最大負(fù)荷電流；所述電壓整定值可取為70%的配電線路額定電壓。步驟2，不對(duì)稱故障識(shí)別，基于檢測(cè)到三相電壓和三相電流識(shí)別故障類型，如果三相電壓或者三相電流不對(duì)稱，判斷故障為不對(duì)稱故障?；谒鋈嚯妷夯蛘呷嚯娏饔?jì)算正負(fù)零序電壓或者電流。如果負(fù)序與零序電壓或者電流的和與正序相應(yīng)的電壓或者電流的比值大于0. 4，則判定故障為不對(duì)稱故障。步驟3，故障方向識(shí)別，基于監(jiān)測(cè)到故障相的電流判斷故障方向，識(shí)別故障位于保護(hù)安裝處的上游還是下游。如果故障相的電流大于整定值，判定故障在保護(hù)下游；如果故障相的電流小于整定值，判定故障在保護(hù)上游。所述電流整定值可取為最大負(fù)荷電流。步驟4，定時(shí)限保護(hù)。如果故障在保護(hù)下游，投入定時(shí)限過電流保護(hù)，如果電流大于整定值，延時(shí)整定時(shí)間后，保護(hù)動(dòng)作。所述電流整定值可取為最大負(fù)荷電流；所述整定時(shí)間按照階梯型原則整定，末端線路時(shí)間可整定為Os，每上一級(jí)線路時(shí)間整定增加0. 3s。如果故障在保護(hù)上游，投入定時(shí)限低電壓保護(hù)，如果電壓低于整定值，延時(shí)整定時(shí)間后，保護(hù)動(dòng)作。所述電壓整定值可取為70%的配電線路額定電壓；所述整定時(shí)間按照階梯型原則整定，首端線路時(shí)間可整定為Os，每下一級(jí)線路時(shí)間整定增加0. 3s。步驟5，突變保護(hù)。突變保護(hù)包括電流突變保護(hù)和電壓突變保護(hù)。如果故障在保護(hù)下游，投入電流突變保護(hù)。電流突變保護(hù)在以對(duì)端定時(shí)限低電壓保護(hù)整定時(shí)間為基準(zhǔn)的整定時(shí)間范圍內(nèi)，檢測(cè)是否有任一相電流發(fā)生突變。如果有電流突變，保護(hù)動(dòng)作；如果故障在保護(hù)上游，投入電壓突變保護(hù)。電壓突變保護(hù)在以對(duì)端定時(shí)限過電流保護(hù)整定時(shí)間為基準(zhǔn)的整定時(shí)間范圍內(nèi)，檢測(cè)是否有任一相電壓發(fā)生突變。如果有電壓突變，保護(hù)動(dòng)作。所述電流突變保護(hù)的整定時(shí)間范圍可取為以對(duì)端定時(shí)限低電壓保護(hù)整定時(shí)間加上開關(guān)動(dòng)作時(shí)間為中心，0. Is為半徑的時(shí)間范圍。所述開關(guān)動(dòng)作時(shí)間根據(jù)開關(guān)特性確定，可取為0. 2s。所述電流突變整定值可取為正常負(fù)荷電流的0. 2倍。所述電壓突變保護(hù)的整定時(shí)間范圍可取為以對(duì)端定時(shí)限過電流保護(hù)整定時(shí)間加上開關(guān)動(dòng)作時(shí)間為中心，0. Is為半徑的時(shí)間范圍。所述開關(guān)動(dòng)作時(shí)間根據(jù)開關(guān)特性確定，可取為0. 2s。所述電壓突變整定值可取為額定電壓的0. 3倍。定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)是I)相電流Iphase大于整定值IsetIphaSe>ISet ⑴2)過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限t到達(dá)整定的動(dòng)作時(shí)限tsrt，定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作t>tset (2)有電源側(cè)，電流突變保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)是I)本端過電流啟動(dòng),式(I)滿足；2)故障是不對(duì)稱故障
^0+^2 7>—7—">/ I、
^I J )其中，I1, 12、I0是正、負(fù)和零序電流分量。3)考慮保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和開關(guān)動(dòng)作時(shí)間，該時(shí)間段設(shè)定為以對(duì)側(cè)低電壓保護(hù)整定時(shí)間與開關(guān)動(dòng)作時(shí)間和為基準(zhǔn)的一個(gè)0. 2S左右的時(shí)間窗。4)電流突變，有一相電流A I〉A(chǔ) Iset所述電流突變整定值A(chǔ) Iset可取為正常負(fù)荷電流的0. 2倍。定時(shí)限低電壓保護(hù)動(dòng)作判據(jù)可以寫成I)相電壓Uphase低于整定值Usrt，低電壓保護(hù)啟動(dòng)_] Uphase〈Uset (4)所述電壓整定值Uset可取為70%的額定電壓。2)低電壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)限t到達(dá)整定的動(dòng)作時(shí)限tsrtt > tset (5)無電源側(cè)，電壓突變保護(hù)動(dòng)作判據(jù)是I)本端定時(shí)限低電壓?jiǎn)?dòng)，式(4 )滿足；2)故障是不對(duì)稱故障
U0+U2 RUi(6)其中，U。U2、Utl是正、負(fù)和零序電壓分量，Ruset可取為0. 4。3)考慮保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和開關(guān)動(dòng)作時(shí)間，該時(shí)間段設(shè)定為以對(duì)側(cè)低電壓保護(hù)整定時(shí)間與開關(guān)動(dòng)作時(shí)間和為基準(zhǔn)的一個(gè)0. 2S左右的時(shí)間窗。4)電壓突變，有一相電壓A U〉A(chǔ) Uset所述電壓突變整定值A(chǔ)Us6t可取為額定電壓的0. 3倍。顯然，所述配電線路不對(duì)稱故障保護(hù)具有良好的選擇性。特別地，由于所述突變保護(hù)的加速作用，使得按照定時(shí)限保護(hù)整定的配電線路故障最大切除時(shí)間縮短了一半，靠近電源的配電線路段得以快速切除，加速效果最明顯。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種配電線路不對(duì)稱故障繼電保護(hù)方法，其特征在于，包括 步驟1，故障檢測(cè)，實(shí)時(shí)檢測(cè)配電線路上的三相電壓和三相電流，如果任一相電流大于整定值，或者任一相電壓低于整定值，則判斷配電線路上發(fā)生了故障； 步驟2，不對(duì)稱故障識(shí)別，基于檢測(cè)到的三相電壓和三相電流識(shí)別故障類型，如果三相電壓或者三相電流不對(duì)稱，判斷故障為不對(duì)稱故障； 步驟3，故障方向識(shí)別，基于監(jiān)測(cè)到故障相的電壓和電流判斷故障方向，識(shí)別故障位于保護(hù)安裝處的上游還是下游，如果故障相的電流大于整定值，判定故障在保護(hù)下游，如果故障相的電流小于整定值，判定故障在保護(hù)上游； 步驟4，定時(shí)限保護(hù)，如果故障在保護(hù)下游，投入定時(shí)限過電流保護(hù)，如果故障相的電流大于整定值，延時(shí)整定時(shí)間后，保護(hù)動(dòng)作， 如果故障在保護(hù)上游，投入定時(shí)限低電壓保護(hù)，如果故障相的電壓低于整定值，延時(shí)整定時(shí)間后，保護(hù)動(dòng)作； 步驟5，突變保護(hù)，包括電流突變保護(hù)和電壓突變保護(hù)，如果故障在保護(hù)下游，投入電流突變保護(hù)，電流突變保護(hù)在以對(duì)端定時(shí)限低電壓保護(hù)整定時(shí)間為基準(zhǔn)的整定時(shí)間范圍內(nèi)，檢測(cè)是否有任一相電流發(fā)生突變，如果有電流突變，保護(hù)動(dòng)作；如果故障在保護(hù)上游，投入電壓突變保護(hù)，電壓突變保護(hù)在以對(duì)端定時(shí)限過電流保護(hù)整定時(shí)間為基準(zhǔn)的整定時(shí)間范圍內(nèi)，檢測(cè)是否有任一相電壓發(fā)生突變，如果有電壓突變，保護(hù)動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配電線路不對(duì)稱故障繼電保護(hù)方法，包括步驟1，故障檢測(cè)，基于電流電壓檢測(cè)配電線路上是否發(fā)生了故障；步驟2，不對(duì)稱故障識(shí)別，基于三相電流電壓的關(guān)系識(shí)別故障是否為不對(duì)稱故障；步驟3，故障方向判斷，基于電壓和電流關(guān)系判斷故障方向；步驟4，定時(shí)限保護(hù)，包括定時(shí)限過電流保護(hù)，基于整定時(shí)間，測(cè)量電流與整定電流的關(guān)系動(dòng)作；定時(shí)限低電壓保護(hù)，基于整定時(shí)間，測(cè)量電壓與整定電壓的關(guān)系動(dòng)作；步驟5，突變保護(hù)，突變保護(hù)包括電流突變保護(hù)和電壓突變保護(hù)。突變保護(hù)基于整定時(shí)間和整定時(shí)間范圍內(nèi)的電壓或者電流是否發(fā)生突變動(dòng)作。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)單電源輻射狀配電線路不對(duì)稱故障的快速有選擇隔離。
文檔編號(hào)H02H7/26GK102646967SQ201210138050
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者施慎行, 董新洲 申請(qǐng)人:清華大學(xué)