[发明专利]基于区域双类故障特征的距离Ⅲ段防误动系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于区域双类故障特征的距离Ⅲ段防误动系统及方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

继电保护是保障电网安全运行的第一道防线。近年来随着电网结构日益复杂，传统后备保护由于仅利用本地信息判断故障，其缺陷日益暴露，在保护功能发挥不佳的同时严重威胁着电网安全。但继电保护的特殊性决定了保护的改进与革新应逐步进行。因此在实现后备保护原理彻底革新之前，需要找到一种适合过渡期安全有效的后备保护模式。当前关于距离Ⅲ段防误动措施主要存在防误动与灵敏度之间的矛盾和远后备功能仍需保留两大重要问题。为此需要对距离Ⅲ段自身特性进行改进，使其在灵敏度和可靠性之间找到良好的平衡点，或者利用其它辅助方法对过负荷和故障进行区分使Ⅲ段保护不误动。

目前国内外学者有关距离Ⅲ段防误动措施的改进工作取得了大量有益成果，主要分为3类：

1）保护动作特性中增加负荷限制特性

以图1所示方向阻抗继电器为例，圆形区域1为阻抗继电器的动作区域，区域2为负荷阻抗（包括正常负荷与过负荷）所在区域。由图可见，方向继电器的原始动作区域与负荷阻抗之间存在交叠区域3，若线路运行时负荷侵入区域3中，将造成方向继电器误动。对此增加负荷限制线1和2，与区域1共同组成新的保护特性区域，则能有效防止保护过负荷误动，并为高阻故障和远后备功能保留尽量多的动作空间。

2）本地辅助判据防止误动

图1圆特性的阻抗继电器本身无法很好地区分内部故障与过负荷，对此可以加入额外的辅助判据进行区分，例如：

I₂+I₀＞0.5I₁   (1)

式中I₁、I₂、I₀为保护安装处的正、负、零序电流，U₁为正序电压，为正序电压与正序电流的夹角，为线路阻抗角。将式(1)、(2)取或再跟方向阻抗继电器相与，则在不对称故障时式(1)可以启动，对称故障时式(2)可以启动，而过负荷时式(1)、(2)均不启动，从而起到防止距离保护误动的效果。

3）潮流转移识别防止误动

潮流转移识别属于广域保护的研究方向之一，其原理是利用电网中实时测量的同步电气量信息，计算线路切除后的电网潮流转移情况。若线路切除后附近某保护距离Ⅲ段动作，则将已动作保护的实测潮流变化情况与计算得到的潮流转移情况进行比较。若二者一致，则认为该处距离Ⅲ段的动作是由前时刻线路切除产生的潮流转移导致，随即闭锁距离Ⅲ段防止误动；若二者不一致，则认为Ⅲ段动作是由区内故障导致，即开放距离Ⅲ段将故障隔离。

以上思路的优点是均从不同的角度上提高了保护的可靠性，但是对于第一种方法，由于实际电网的复杂性和运行方式的灵活性，使得区内故障和事故过负荷的测量阻抗往往存在交叠区，在制定负荷限制特性时，在保证内部故障灵敏度和防误动可靠性的同时很难找到合适的平衡点；对于第二种方法，在利用保护安装处自身的信息设置辅助判据时，当下级元件故障，由于保护与故障点距离太远，且无法预估对端站其他支路产生的影响，因此如何保证辅助判据对下级线路故障的灵敏度还有待进一步研究；对于第三种方法，潮流转移识别需要采集电网各节点的同步电气量信息结合电网元件参数进行计算，对同步条件要求高，信息交互和运算量较大。

发明内容

针对以上问题和传统距离Ⅲ段过负荷易误动的缺陷，本发明提出了一种基于区域双类故障特征的距离Ⅲ段防误动系统及方法。该发明从电力系统的实际出发，侧重于完善远后备功能，利用区域中保护系统故障特征和电网故障特征开放距离Ⅲ段，可以在电力系统实现后备保护原理彻底革新之前，有效提升距离Ⅲ段防误动、防连锁跳闸能力，完善远后备功能，保证过渡期系统的安全有效运行。