DQZHAN技術訊：一種抗過渡電阻的新型自適應距離保護方案
1研究背景
距離元件作為繼電保護的重要組成部分, 在高壓和超高壓輸電線路上廣泛應用。然而, 在實際運行中, 過渡電阻對距離保護的動作性能將產生嚴重影響, 易引起保護拒動或誤動的情況發生。因此, 該問題亟需重點解決。針對該問題許多專家學者進行了大量的研究工作, 但在方案構建的過程中, 未充分利用故障點的電壓信息改善距離保護的抗過渡電阻能力。為此, 本文提出了一種新型抗過渡電阻的自適應距離保護方案。首先, 根據系統中電壓與電流的幾何分布特性, 建立保護安裝處與故障點間的電壓降落方程, 并求解自適應整定系數, 然后, 利用故障電流和測量電流間的相位關系, 確定故障點位置, 并通過故障點和整定點的關系, 構建了自適應距離保護新判據。
2自適應距離保護原理
2.1 單電源系統
根據圖(a)中單電源系統電壓電流的相量分布和幾何關系, 可知線段MF代表母線到故障點的電壓降落, 為保護安裝處測量電壓與故障點電壓相量差, 經分析可得其模值為測量電流與短路點到保護安裝處線路阻抗的乘積, 據此可構建保護安裝處與故障點間的電壓降落方程。將該方程與幾何關系特性方程相結合, 經化簡可得真實故障阻抗與保護線路阻抗邊界值的內在關系。進而, 構造單電源系統自適應距離保護判據為: 當測量阻抗模值小于保護線路阻抗邊界值模值與自適應系數乘積時, 判為區內故障; 否則為區外故障。
2.2 雙電源系統
經分析可得與單電源系統類似的電壓降落方程, 同樣可構造雙電源系統自適應距離保護判據。與單電源系統不同的是, 在圖(2)所示的雙電源系統中, 故障點電流為故障兩側母線(保護安裝處)測量電流之和, 它將使測量電流與故障點電壓之間出現角度差, 本文稱為偏移角。需要注意的是, 由于偏移角的存在, 雙電源自適應整定系數表達式不同于單電源自適應整定系數, 因此需要首先確定偏移角。本文采用保護安裝處的測量電流與負序或零序電流間夾角近似為偏移角。
保護動作特性
根據上述分析可知, 自適應距離保護方案具有以下特點:
具有自適應特性, 自適應整定系數能夠根據電氣量量測信息自適應整定, 確保距離保護對系統運行方式變化具有良好的適應能力; 本文方案利用電壓降落方程構造了自適應距離保護判據, 與過渡電阻無關, 因此獲得了良好的抗過渡電阻能力。
誤差方面, 當偏移角誤差為零時, 自適應距離保護判據是**的; 否則, 該判據將出現誤差, 誤差與負序或零序電流分配系數的相角有關, 當相角為零時, 不存在誤差; 當相角不為零時, 雖有誤差存在, 本方案也能夠較好地識別區內與區外故障。
另外在受電側, 經某一過渡電阻故障接地時, 若故障點電壓與受電側保護安裝處的測量電壓同相位, 自適應距離保護判據將失效。本文采用受電側偏移角與測量電壓電流夾角模值之和小于10°時自適應距離保護判據退出運行, 規避該問題。
4結語
本文提出的自適應距離保護方案, 可在線自適應修正保護整定值, 具有很強的抗過渡電阻能力, 計算量小, 工程應用價值高。對于選相、系統振蕩和非全相運行問題, 自適應距離保護可采用傳統距離保護與選相、振蕩和非全相運行配合的邏輯方案。在后續工作中, 將進一步研究因偏移角近似所產生的誤差及解決辦法。
