DQZHAN技術(shù)訊：一種抗過渡電阻的新型自適應(yīng)距離保護(hù)方案
1研究背景
距離元件作為繼電保護(hù)的重要組成部分, 在高壓和超高壓輸電線路上廣泛應(yīng)用。然而, 在實(shí)際運(yùn)行中, 過渡電阻對距離保護(hù)的動作性能將產(chǎn)生嚴(yán)重影響, 易引起保護(hù)拒動或誤動的情況發(fā)生。因此, 該問題亟需重點(diǎn)解決。針對該問題許多專家學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作, 但在方案構(gòu)建的過程中, 未充分利用故障點(diǎn)的電壓信息改善距離保護(hù)的抗過渡電阻能力。為此, 本文提出了一種新型抗過渡電阻的自適應(yīng)距離保護(hù)方案。首先, 根據(jù)系統(tǒng)中電壓與電流的幾何分布特性, 建立保護(hù)安裝處與故障點(diǎn)間的電壓降落方程, 并求解自適應(yīng)整定系數(shù), 然后, 利用故障電流和測量電流間的相位關(guān)系, 確定故障點(diǎn)位置, 并通過故障點(diǎn)和整定點(diǎn)的關(guān)系, 構(gòu)建了自適應(yīng)距離保護(hù)新判據(jù)。
2自適應(yīng)距離保護(hù)原理
2.1 單電源系統(tǒng)
根據(jù)圖(a)中單電源系統(tǒng)電壓電流的相量分布和幾何關(guān)系, 可知線段MF代表母線到故障點(diǎn)的電壓降落, 為保護(hù)安裝處測量電壓與故障點(diǎn)電壓相量差, 經(jīng)分析可得其模值為測量電流與短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處線路阻抗的乘積, 據(jù)此可構(gòu)建保護(hù)安裝處與故障點(diǎn)間的電壓降落方程。將該方程與幾何關(guān)系特性方程相結(jié)合, 經(jīng)化簡可得真實(shí)故障阻抗與保護(hù)線路阻抗邊界值的內(nèi)在關(guān)系。進(jìn)而, 構(gòu)造單電源系統(tǒng)自適應(yīng)距離保護(hù)判據(jù)為: 當(dāng)測量阻抗模值小于保護(hù)線路阻抗邊界值模值與自適應(yīng)系數(shù)乘積時, 判為區(qū)內(nèi)故障; 否則為區(qū)外故障。
2.2 雙電源系統(tǒng)
經(jīng)分析可得與單電源系統(tǒng)類似的電壓降落方程, 同樣可構(gòu)造雙電源系統(tǒng)自適應(yīng)距離保護(hù)判據(jù)。與單電源系統(tǒng)不同的是, 在圖(2)所示的雙電源系統(tǒng)中, 故障點(diǎn)電流為故障兩側(cè)母線(保護(hù)安裝處)測量電流之和, 它將使測量電流與故障點(diǎn)電壓之間出現(xiàn)角度差, 本文稱為偏移角。需要注意的是, 由于偏移角的存在, 雙電源自適應(yīng)整定系數(shù)表達(dá)式不同于單電源自適應(yīng)整定系數(shù), 因此需要首先確定偏移角。本文采用保護(hù)安裝處的測量電流與負(fù)序或零序電流間夾角近似為偏移角。
保護(hù)動作特性
根據(jù)上述分析可知, 自適應(yīng)距離保護(hù)方案具有以下特點(diǎn):
具有自適應(yīng)特性, 自適應(yīng)整定系數(shù)能夠根據(jù)電氣量量測信息自適應(yīng)整定, 確保距離保護(hù)對系統(tǒng)運(yùn)行方式變化具有良好的適應(yīng)能力; 本文方案利用電壓降落方程構(gòu)造了自適應(yīng)距離保護(hù)判據(jù), 與過渡電阻無關(guān), 因此獲得了良好的抗過渡電阻能力。
誤差方面, 當(dāng)偏移角誤差為零時, 自適應(yīng)距離保護(hù)判據(jù)是**的; 否則, 該判據(jù)將出現(xiàn)誤差, 誤差與負(fù)序或零序電流分配系數(shù)的相角有關(guān), 當(dāng)相角為零時, 不存在誤差; 當(dāng)相角不為零時, 雖有誤差存在, 本方案也能夠較好地識別區(qū)內(nèi)與區(qū)外故障。
另外在受電側(cè), 經(jīng)某一過渡電阻故障接地時, 若故障點(diǎn)電壓與受電側(cè)保護(hù)安裝處的測量電壓同相位, 自適應(yīng)距離保護(hù)判據(jù)將失效。本文采用受電側(cè)偏移角與測量電壓電流夾角模值之和小于10°時自適應(yīng)距離保護(hù)判據(jù)退出運(yùn)行, 規(guī)避該問題。
4結(jié)語
本文提出的自適應(yīng)距離保護(hù)方案, 可在線自適應(yīng)修正保護(hù)整定值, 具有很強(qiáng)的抗過渡電阻能力, 計算量小, 工程應(yīng)用價值高。對于選相、系統(tǒng)振蕩和非全相運(yùn)行問題, 自適應(yīng)距離保護(hù)可采用傳統(tǒng)距離保護(hù)與選相、振蕩和非全相運(yùn)行配合的邏輯方案。在后續(xù)工作中, 將進(jìn)一步研究因偏移角近似所產(chǎn)生的誤差及解決辦法。
