[发明专利]一种基于负序电抗继电器的单相接地故障继电保护方法

摘要

本发明属于电力系统领域，特别涉及一种基于负序电抗继电器的单相接地故障继电保护方法。该方法包括：测量线路在变电站保护安装处故障相电压_φ、相电流_φ、零序电压₀、零序电流₀及负序电流₂，作为输入量；利用测量电压、测量电流、保护安装处负序电流以及线路阻抗角，计算故障点残压相量；利用测量电压、测量电流、故障点残压相量和线路保护范围的阻抗值，构造动作电压相量_op；计算动作电压相量_op领先负序电流₂的角度，如果角度落在[180°，360°]区间内，则保护动作发跳闸信号；反之，保护不动作。本发明方法适用于超/特高压输电线路的送电侧，尤其对于超/特高压重负荷输电长线路，应用本发明满足继电保护选择性、可靠性、灵敏性和速动性的要求。

主权项

1.一种基于负序电抗继电器的单相接地故障继电保护方法，包括以下步骤：1)测量线路在变电站保护安装处故障相电压相量故障相电流相量零序电压相量零序电流相量负序电流相量作为输入量；其中为故障相别：A相、B相或C相；2)计算保护安装处测量电流：测量电流其中：I_relay为测量电流幅值，η为测量电流初始相角；$P=\frac{Z_{c0}}{Z_{c1}}\left(\frac{T\·\mathrm{ch}\stackrel{.}{{\mathrm{\γ}}_1}{l}_{\mathrm{set}}+\mathrm{sh}\stackrel{.}{{\mathrm{\γ}}_0}{l}_{\mathrm{set}}-T\·\mathrm{ch}\stackrel{.}{{\mathrm{\γ}}_0}{l}_{\mathrm{set}}}{\mathrm{sh}\stackrel{.}{{\mathrm{\γ}}_1}{l}_{\mathrm{set}}}\right)-1$P为基于线路分布参数的零序电流补偿系数，其中：Z_c1为正序波阻抗：$Z_{c1}=\sqrt{(R_1+\mathrm{j\ω}{L}_1)/(G_1+\mathrm{j\ω}{C}_1)},$R₁、L₁、G₁、C₁分别为单位长度线路的正序电阻、电感、电导和电容值；Z_c0为零序波阻抗：$Z_{c0}=\sqrt{(R_0+\mathrm{j\ω}{L}_0)/(G_0+\mathrm{j\ω}{C}_0)},$R₀、L₀、G₀、C₀分别为单位长度线路的零序电阻、电感、电导和电容值；为正序传播系数：${\stackrel{.}{\mathrm{\γ}}}_1=\sqrt{(R_1+\mathrm{j\ω}{L}_1)(G_1+\mathrm{j\ω}{C}_1)};$为零序传播系数：${\stackrel{.}{\mathrm{\γ}}}_0=\sqrt{(R_0+\mathrm{j\ω}{L}_0)(G_0+\mathrm{j\ω}{C}_0)};$l_set为线路保护范围整定值；T为基于分布参数模型的系统等值零序阻抗：$T=\frac{{\stackrel{.}{U}}_0}{Z_{c0}{\stackrel{.}{I}}_0};$ω为电力系统额定角频率值；3)计算测量电压与保护安装处负序电流的夹角α：测量电压其中：U_relay为测量电压幅值，θ为测量电压初始相角；负序电流${\stackrel{.}{I}}_2=I_2(\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\δ})+j\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\δ})),$其中I₂为负序电流幅值，δ为负序电流初始相角，电流正方向由母线指向被保护线路；则角度α＝|θ-δ|；4)计算与测量电压的夹角β：${\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{relay}}{Z}_{c1}\mathrm{th}\stackrel{.}{{\mathrm{\γ}}_1}{l}_{\mathrm{set}}=U_{\mathrm{set}}(\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\λ})+j\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\λ})),$其中U_set为计算结果的电压幅值，λ为初始相角；则角度β＝|λ-θ|；5)根据正弦定理计算故障点残压幅值U_fault，并构造故障点残压相量U_fault＝U_relaysin(β)/sin(180°-α-β)则故障点残压相量${\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{fault}}=U_{\mathrm{fault}}(\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\δ})+j\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\δ}));$6)构造动作电压相量${\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{op}}={\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{relay}}-{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{relay}}{Z}_{c1}\mathrm{th}\stackrel{.}{{\mathrm{\γ}}_1}{l}_{\mathrm{set}}+(k-1){\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{fault}},$其中k为抗负荷电流因子；7)计算动作电压相量领先负序电流的角度，如果角度落在[180°，360°]区间内，则保护动作跳闸，否则保护不动作；保护的动作方程为：