專利名稱：一種自適應接地距離繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓輸電線路接地故障距離保護技術(shù)。
背景技術(shù)：
單相接地故障是高壓電網(wǎng)故障的主要形式，其它故障大多也是由單相接地故障發(fā)展形成。因此，提高接地阻抗繼電器的性能對于減少電網(wǎng)故障引起的損失，提高電網(wǎng)運行的安全、穩(wěn)定性有著重要意義。如何克服過渡電阻對保護區(qū)的影響、如何保證動作的方向性是接地阻抗繼電器需要解決的重要問題?，F(xiàn)有很多有關(guān)接地阻抗繼電器的研究文獻，這些接地阻抗繼電器性能各異，或有很強的抗過渡電阻能力，但超越現(xiàn)象嚴重；或抗過渡電阻能力不夠；或有死區(qū)；或無方向性。究其原因，是因為它們的動態(tài)動作邊界不能隨過渡電阻的變化而完全跟隨故障點故障電壓的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種自適應接地阻抗繼電器，它具有很好的對過渡電阻的自適應性，以克服現(xiàn)有阻抗繼電器對保護區(qū)內(nèi)故障時抗過渡電阻能力差的問題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述自適應接地阻抗繼電器為以故障后保護安裝處的負序電壓m2(m為A或B、C相)為極化量而構(gòu)成自適應接地方向阻抗繼電器。
以下對本發(fā)明做出進一步說明。
本發(fā)明的自適應接地方向阻抗繼電器具有對接地電阻很好的自適應性，其自適應特性分析如下分析時統(tǒng)一采用圖1所示的雙端系統(tǒng)模型，設(shè)在K點經(jīng)過渡電阻Rg發(fā)生了單相接地(本文均以A相故障為例)，規(guī)定電流正方向如圖1示，故障時各故障量如圖2和圖3所示，圖2為M側(cè)向N側(cè)送電，圖3為N側(cè)向M側(cè)送電。KA
為故障相A相故障點故障前的電壓， 為故障點的短路電流， 隨Rg從0～∞的變化沿圓弧作逆時針變化。
I·KA=3U·KA
3Rg+ZΣ1+ZΣ2+ZΣ0]]>A相補償電壓′A為U·′A=U·A-(I·A+k3I·0)Zset]]>=3I·KA2Rg-(I·A+k3I·0)Zset+(I·A+k3I·0)Z1lk]]>I·A+k3I·0=I·loa.A+αI·KA]]>式中，A為M側(cè)A相電壓； 為M側(cè)的A相電流和零序電流； 為故障點故障電流負序分量；Zset為整定阻抗；補償系數(shù)k=z0-z13z1]]>(z0、z1線路的單位正序阻抗、零序阻抗)； 為A相負荷電流；α為與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、故障點位置有關(guān)的一個系數(shù)。從圖2中可見，無論是在送電側(cè)還是在受電側(cè)，如果以 為動作邊界(動態(tài)動作邊界)，滯后一側(cè)為動作區(qū)，則保護區(qū)內(nèi)故障時，OPA總是在動作區(qū)，保護區(qū)外故障時，OPA總是在非動作區(qū)，這樣保護的動作特性就不受故障點過渡電阻、負荷電流的影響，也不受繼電器是在送電側(cè)還是受電側(cè)的影響，其動作方程式為
但是在保護安裝處測量不到 因此要尋找一個能自動跟蹤 的變化并可以測量的量。
由于保護安裝處的負序電壓A2為U·A2=-C2MZM2I·KA2]]>C2M為M側(cè)負序電流分配系數(shù)(可作實數(shù)處理)，ZM2為M側(cè)系統(tǒng)的負序等值電抗，由于系統(tǒng)各元件的負序阻抗角很大(M2≈85°)，因此，可用保護安裝處的負序電壓-A2相位代替 構(gòu)成負序電壓極化的阻抗繼電器，其動作方程式為 繼電器可以根據(jù)過渡電阻自動的調(diào)整其動作邊界，因此具有極強的抗過渡電阻能力。若要使繼電器對過渡電阻有最佳的自適應度，可將負序極化電壓A2根據(jù)ZM2的阻抗角的大小適當移相(如若M2＝85°，則A2前移角度θ≤5°)實現(xiàn)。同時由于故障點負序電壓最大，因此繼電器不存在動作的電壓“死區(qū)”。
關(guān)于繼電器動作方向性分析。負序電壓極化的自適應接地方向阻抗繼電器的動作方程如下 或 分析時以故障電流的方向為電流的正方向，同時為分析簡便，設(shè)線路空載情況下發(fā)生金屬性單相接地且全系統(tǒng)有相同的序阻抗角，系統(tǒng)接線見圖1(1)正方向K點單相接地U·OPA=U·A-(I·A+K3I·0)Zset=(I·A+K3I·0)(Zm-Zset)---(3)]]>
U·A2=-C1ZM1ZΣ1+ZΣ2+ZΣ0U·KA
=-C1ZM1ZΣ1+ZΣ2+ZΣ0E·MA]]>=-C1ZM1ZΣ1+ZΣ2+ZΣ0×(I·A+K3I·0)×(Zm+ZM1)---(4)]]>將(3)(4)式代入式(1)可得正方向單相接地的動作方程式為 動作特性如圖4所示，圓內(nèi)為動作區(qū)。
(2)反方向單相接地時此時的短路電流由 提供，Zset為負值。根據(jù)(5)式可得反方向單相接地的動作方程式為 動作特性如圖5所示，圓內(nèi)為動作區(qū)。
由動作特性可見，繼電器對單相接地故障有明確的方向性。
由以上可知，本發(fā)明為一種自適應接地阻抗繼電器，它同已有技術(shù)相比的特點有(1)在保護范圍內(nèi)發(fā)生接地故障時，負序電壓極化的接地阻抗繼電器有很強的抗過渡電阻能力，這是其它極化電壓繼電器所無法比擬的；(2)當保護出口處發(fā)生接地故障時，負序電壓極化繼電器有最高的動作靈敏性，即不存在電壓動作“死區(qū)”，解決了常規(guī)的接地阻抗繼電器的“死區(qū)”問題；(3)繼電器動作具有明確的方向性，這是零序電抗特性的繼電器所不具備的；(4)繼電器無論是設(shè)在送電側(cè)和受電側(cè)都能正確動作；


圖1是雙端電力系統(tǒng)圖示；圖2是A相接地時電壓相量圖；圖3是A相接地時電壓相量圖；
圖4是正方向接地時的動作特性；圖5是反方向接地時的動作特性。
具體實施例方式
采用MATLAB軟件對一條長300Km的500KV超高壓線路A相接地時進行仿真計算，其中輸電線路采用分布參數(shù)模型。系統(tǒng)接線如圖1所示，仿真系統(tǒng)參數(shù)如下系統(tǒng)參數(shù)ZM＝ZN＝5.74+j14.1Ω線路參數(shù)r1＝0.02083Ω/km，l1＝0.8984mH/km，c1＝0.0129MF/kmr0＝0.1148Ω/km，l0＝2.2886mH/km，c0＝0.00523MF/km。線路兩側(cè)電源電勢相位差60°，整定區(qū)為線路全長的85％。
仿真計算內(nèi)容同時對負序電壓極化(A2)和目前常用的記憶電壓極化(A
)正序電壓極化(A1)的接地阻抗繼電器的動作特性進行相位仿真，計算出argU·OPAU·POL.A]]>的相位。繼電器分別設(shè)在送電側(cè)和受電側(cè)，故障點選取為保護反方向出口、正方向出口、正方向150KM處、近保護范圍末端240KM處4個點，過渡電阻從0變化到300Ω(步長為10Ω)，繼電器的動作特性均為

仿真計算結(jié)果見表1(送電側(cè))和表2(受電側(cè))。
表1送電側(cè)


表1(續(xù))


表2受電側(cè)


表2(續(xù))

權(quán)利要求
1.一種自適應接地阻抗繼電器，其特征是，以故障后保護安裝處的負序電壓Um2(m為A或B、C相)為極化量而構(gòu)成該自適應接地方向阻抗繼電器。
全文摘要
本發(fā)明涉及高壓輸電線路接地故障距離保護技術(shù)，為一種自適應接地阻抗繼電器，它是以故障后保護安裝處的負序電壓U
文檔編號H02H7/26GK1808822SQ200510136630
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者楊蘭 申請人:長沙理工大學