一种适应电力系统振荡的多边形距离元件及继电保护方法技术方案

一种适应电力系统振荡的多边形距离元件及继电保护方法，保护启动后，如果测量阻抗曾经在距离元件正方向区内，而此后测量阻抗落入第二象限120°～135°阻抗范围内，仍判为阻抗区内故障。测量阻抗落入第二象限大于135°后保护返回。若测量阻抗未曾落入距离元件的正方向区内，而直接落入第二象限120°～135°范围内，判为阻抗区外故障。该距离元件，在线路区外故障伴随振荡的情况下，可以加快距离保护的动作速度。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于电力系统领域，具体地涉及一种继电保护及方法和继电保护距离元件。
技术介绍
我国最早的数字式距离保护就是使用了多边形特性的距离元件，该元件的主要特点是，电抗定值和电阻定值可以分别灵活整定，带过渡电阻能力较强，又可以作为线路末端变压器低压侧故障时的远后备保护。其多边形特性及其各象限角度的设计也经历了近30年的运行检验，有长期丰富的现场使用经验。但各种距离元件，都会根据现场运行经验，不断改进完善，以适应各种复杂的运行条件。比如，在电网内有诸多电源和区域性负荷区情况下，若区域性负荷与电源弱连接，故障没有快速切除，电网在故障时容易出现振荡；此外，若负荷很重，可能导致振荡。在这样的系统中，若低压侧发生故障，而低压侧故障没有及时切除，就需要由相关高压侧线路保护切除故障。高压线路保护主要配置了纵联保护、距离保护和零序保护。线路区外故障，高压线路的纵联保护不能动作，距离Ⅰ段、零序Ⅰ段不在动作区内。若三相短路、没有零序分量的情况下，只能通过后备距离Ⅱ段保护或距离Ⅲ段保护动作。因没有了快速动作的保护，故障没有及时切除，可能会出现区外故障伴随振荡的情况。区外故障伴随系统振荡，出现了阻抗轨迹变化较大的特殊情况时，阻抗轨迹可能会超出了原有多边形的距离元件第二象限的动作区，导致距离保护有返回而延时动作。同一条线路的各段距离保护有时间配合关系，相邻线路的距离保护动作时间定值也有配合关系，若靠近故障点的高压线路保护动作有延时，可能导致处于故障点远些的距离保护动作，扩大了事故范围。本专利技术提出了一种适应电力系统振荡的多边形距离元件及继电保护方法，在线路区外故障伴随振荡的情况下，距离保护可以按正常时间动作，防止事故扩大范围。
技术实现思路
为防止线路区外故障伴随振荡的情况下，多边形距离元件可能延时动作，本专利技术提出了一种可用于系统振荡的多边形距离元件及继电保护方法，使用该元件的距离保护可以按正常时间动作。首先对本专利技术中使用的以下技术术语进行说明或定义：控制字：为控制某些功能的投入或退出，设置了控制字。对于适应系统振荡的距离元件功能，距离保护设置了“适应系统振荡的距离元件”控制字，当该控制字投入时，适应系统振荡的距离元件功能有效；当该控制字退出时，适应系统振荡的距离元件功能无效。电力系统的调度部门，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各相整定值及控制字。区域性负荷与电源弱连接，或负荷很重的情况下，需要投入“适应系统振荡的距离元件”控制字，否则不投入该控制字。电抗定值和电阻定值：阻抗值包括电抗分量和电阻分量。多边形距离元件的电抗定值和电阻定值分别整定。距离Ⅰ段、距离Ⅱ段和距离Ⅲ段元件的电抗定值通常是不同的，各段单相接地距离元件和相间距离元件的电抗定值可能不同，但所有距离元件的电阻定值是相同的。在R-X的复平面中，电阻R为横轴、电抗X为纵轴。R轴上的RDZ为电阻定值，X轴上的XDZ分别为各距离元件的电抗定值。本专利技术具体采用以下技术方案。一种适应系统振荡的多边形距离元件，所述距离元件的动作特性为多边形；其特征在于：在距离保护中设置“适应系统振荡的距离元件”控制字，所述多边形距离元件根据“适应系统振荡的距离元件”控制字的投退情况采用不同的动作特性方程和保护判据实现自适应保护。投入“适应系统振荡的距离元件”控制字时，所述多边形距离元件的动作特性方程为：在R-X的复平面中，第一象限，在电抗X轴上的电抗定值XDZ处向下倾斜角度α作第一直线段，在电阻R轴上的电阻定值RDZ处向上倾斜角度β作第二直线段；第二象限，从原点O出发倾斜角度90°+ε作第三直线段，从电抗X轴上的电抗定值XDZ处向左平行于电阻R轴作第四直线段；第四象限，从原点O出发倾斜角度为-γ作第五直线段，在电阻R轴上的电阻定值RDZ处向下平行于电抗X轴作第六直线段；所述第一至第六直线段相交所围成的封闭区域内为多边形距离保护元件在控制字投入时的动作区域；在不投入“适应系统振荡的距离元件”控制字时，所述多边形距离元件的动作特性方程为，在R-X的复平面中，第一象限，在电抗X轴上的电抗定值XDZ处向下倾斜角度α作第一直线段，在电阻R轴上的电阻定值RDZ处向上倾斜角度作第二直线段；第二象限，从原点O出发倾斜角度为90°+δ作第七直线段，从电抗X轴上的电抗定值XDZ处向左平行于电阻R轴作第四直线段；第四象限，从原点O出发倾斜角度为-γ作第五直线段，在电阻R轴上的电阻定值RDZ处向下平行于电抗X轴作第六直线段；所述第一、第二、第四、第五、第六、第七直线段所围成的封闭区域为多边形距离保护元件在控制字未投入时的动作区域。本专利技术还进一步包括以下优选方案：在控制字投入时，多边形距离元件规定的阻抗的正方向范围包括：测量阻抗位于第一象限内、第二象限90°～90°+ε范围内、第四象限-γ～0°范围内的动作区域范围。如果测量阻抗在规定的阻抗正方向的动作区域范围内，则判断线路发生了区内故障；如果测量阻抗曾经在规定的阻抗正方向动作区域内，而此后测量阻抗落入第二象限90°+ε～90°+ξ的范围内，且电抗值小于电抗定值XDZ，仍判断线路发生区内故障；若测量阻抗未曾落入阻抗特性的正方向动作区域内，而直接落入第二象限90°+ε～90°+ξ的范围内，则仍然判断发生了区外故障。在投入“适应系统振荡的距离元件”控制字时，角度α的取值范围为7°～10°，角度β的取值范围为45°～60°，角度为ε的取值范围为15°～30°，角度γ的取值范围为15°～30°，角度ξ的取值范围为30°～45°。所述角度α优选为7°，β为60°，ε为30°，γ为15°，ξ为45°。在不投入“适应系统振荡的距离元件”控制字时，多边形距离元件规定的阻抗正方向范围包括测量阻抗位于第一象限内、第二象限90°～90°+δ范围内、第四象限-γ～0°范围内的动作区域范围，其中δ<ε。如果测量阻抗在规定的阻抗正方向动作区域范围内，则判断线路发生了区内故障；若测量阻抗在规定的正方向动作区域范围以外，则判断线路发生了区外故障。在“适应系统振荡的距离元件”控制字退出时，角度α的取值范围为7°～10°，角度β的取值范围为45°～60°，角度为δ的取值范围为10°～15°，角度γ的取值范围为15°～30°，角度ε的取值范围为15°～30°。所述角度α优选为7°，β为60°，δ为15°，γ为15°，ε为30°。本申请还公开了一种适应系统振荡的继电保护方法，其技术方案如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应系统振荡的多边形距离元件，所述距离元件的动作特性为多边形；其特征在于：在距离保护中设置“适应系统振荡的距离元件”控制字，所述多边形距离元件根据“适应系统振荡的距离元件”控制字的投退情况采用不同的动作特性方程和保护判据实现自适应保护。

【技术特征摘要】
1.一种适应系统振荡的多边形距离元件，所述距离元件的动作特性为多边形；其
特征在于：
在距离保护中设置“适应系统振荡的距离元件”控制字，所述多边形距离元件根据“适
应系统振荡的距离元件”控制字的投退情况采用不同的动作特性方程和保护判据实现自适
应保护。
2.根据权利要求1所述适应系统振荡的多边形距离元件，其特征在于：
投入“适应系统振荡的距离元件”控制字时，所述多边形距离元件的动作特性方程
为：在R-X的复平面中，第一象限，在电抗X轴上的电抗定值XDZ处向下倾斜角度α
作第一直线段，在电阻R轴上的电阻定值RDZ处向上倾斜角度β作第二直线段；第二
象限，从原点O出发倾斜角度90°+ε作第三直线段，从电抗X轴上的电抗定值XDZ
处向左平行于电阻R轴作第四直线段；第四象限，从原点O出发倾斜角度为-γ作第五
直线段，在电阻R轴上的电阻定值RDZ处向下平行于电抗X轴作第六直线段；所述第
一至第六直线段相交所围成的封闭区域内为多边形距离保护元件在控制字投入时的动
作区域；
在不投入“适应系统振荡的距离元件”控制字时，所述多边形距离元件的动作特性
方程为，在R-X的复平面中，第一象限，在电抗X轴上的电抗定值XDZ处向下倾斜角
度α作第一直线段，在电阻R轴上的电阻定值RDZ处向上倾斜角度作第二直线段；第
二象限，从原点O出发倾斜角度为90°+δ作第七直线段，从电抗X轴上的电抗定值
XDZ处向左平行于电阻R轴作第四直线段；第四象限，从原点O出发倾斜角度为-γ作
第五直线段，在电阻R轴上的电阻定值RDZ处向下平行于电抗X轴作第六直线段；所
述第一、第二、第四、第五、第六、第七直线段所围成的封闭区域为多边形距离保护
元件在控制字未投入时的动作区域。
3.根据权利要求2所述的适应系统振荡的多边形距离元件，其特征在于：
在控制字投入时，多边形距离元件规定的阻抗的正方向范围包括：测量阻抗位于
第一象限内、第二象限90°～90°+ε范围内、第四象限-γ～0°范围内的动作区域范
围。
4.根据权利要求3所述的适应系统振荡的多边形距离元件，其特征在于：
在控制字投入时，如果测量阻抗在规定的阻抗正方向的动作区域范围内，则判断
线路发生了区内故障；
如果测量阻抗曾经在规定的阻抗正方向动作区域内，而此后测量阻抗落入第二象
限90°+ε～90°+ξ的范围内，且电抗值小于电抗定值XDZ，仍判断线路发生区内故障；
若测量阻抗未曾落入阻抗特性的正方向动作区域内，而直接落入第二象限90°
+ε～90°+ξ的范围内，则仍然判断发生了区外故障。
5.根据权利要求4所述的适应系统振荡的多边形距离元件，其特征在于：
在投入“适应系统振荡的距离元件”控制字时，角度α的取值范围为7°～10°，
角度β的取值范围为45°～60°，角度为ε的取值范围为15°～30°，角度γ的取值
范围为15°～30°，角度ξ的取值范围为30°～45°。
6.根据权利要求5所述的适应系统振荡的多边形距离元件，其特征在于：
所述角度α优选为7°，β为60°，ε为30°，γ为15°，ξ为45°。
7.根据权利要求2-6任一权利要求所述的适应系统振荡的多边形距离元件，其特
征在于：
在不投入“适应系统振荡的距离元件”控制字时，多边形距离元件规定的阻抗正方<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志宏，黄少锋，曹飞，熊军，伍叶凯，张月品，魏会利，杜兆强，
申请(专利权)人：北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11