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(yīng)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(chǎn)生嚴重影響, 易引起保護拒動或誤動的情況發(fā)生。因此, 該問題亟需重點解決。針對該問題許多專家學(xué)者進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(yīng)距離保護方案。首先, 根據(jù)系統(tǒng)中電壓與電流的幾何分布特性, 建立保護安裝處與故障點間的電壓降落方程, 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, 確定故障點位置, 并通過故障點和整定點的關(guān)系, 構(gòu)建了自適應(yīng)距離保護新判據(jù)。

2自適應(yīng)距離保護原理

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(jīng)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(jù)此可構(gòu)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(guān)系特性方程相結(jié)合, 經(jīng)化簡可得真實故障阻抗與保護線路阻抗邊界值的內(nèi)在關(guān)系。進而, 構(gòu)造單電源系統(tǒng)自適應(yīng)距離保護判據(jù)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(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, 故障點電流為故障兩側(cè)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(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(jù)上述分析可知, 自適應(yīng)距離保護方案具有以下特點:

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, 確保距離保護對系統(tǒng)運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, 當偏移角誤差為零時, 自適應(yīng)距離保護判據(jù)是精確的; 否則, 該判據(jù)將出現(xiàn)誤差, 誤差與負序或零序電流分配系數(shù)的相角有關(guān), 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(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, 若故障點電壓與受電側(cè)保護安裝處的測量電壓同相位, 自適應(yīng)距離保護判據(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)距離保護判據(jù)退出運行, 規(guī)避該問題。

4結(jié)語

本文提出的自適應(yīng)距離保護方案, 可在線自適應(yīng)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(yīng)用價值高。對于選相、系統(tǒng)振蕩和非全相運行問題, 自適應(yīng)距離保護可采用傳統(tǒng)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(xù)工作中, 將進一步研究因偏移角近似所產(chǎn)生的誤差及解決辦法。(馬靜,王卓,李文可)