本发明专利技术涉及电力系统继电保护领域，公开了一种电力系统交流输电线路故障方向判断方法，包括在被保护线路段某侧设置有保护装置，通过计算本侧正序故障分量电压相量Δ＊↓［１］和正序故障分量电流相量Δ＊↓［１］，然后计算出故障分量正序阻抗Δ＊↓［１］／Δ＊↓［１］，取其虚部，即为故障分量正序电抗，Ｘ↓［１］＝Ｉｍ（Δ＊↓［１］／Δ＊↓［１］），根据故障分量正序电抗与定值的大小关系来区分故障方向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统继电保护领域的一种故障方向判定方法，具体地说，是一种用于电力系统交流i^电线路发生故障时，判断故障方向的方法。(二)
技术介绍
方向元件在现代继电保护装置中占有重要的地位，在方向性过流保护、距离保 护和纵联方向线路保护中，它都得到了广泛的应用。故障分量正序方向元件，利 用故障分量正序电压和故障分量正序电流之间的角度，来判断故障方向，它可以 全面适用于各种类型的故障，是方向元件的首选。但这种方法的缺陷在于，对于 某些系统中的某些故障，保护装置测量到的故障分量正序电流较大，但故障分量 正序电压较小，不能满足方向判别的要求，导致错误的结果。(三)
技术实现思路
本专利技术旨在提供，用以克服现 有电线路故障方向判断方法的缺陷。所要解决的技术问题是，通过计算故障分量 正序电抗，根据故障分量正序电抗与定值的比较结果，来判断故障分量。要求易 于实现，灵敏度高，并不需要设置电压门槛。本专利技术所采用的技术方案如下，其特征在于在被保护线路 段一侧设置保护装置，首先，保护装置采集本侧三相电压和电流值，计算本侧正序故障分量电压相 量A《、正序故障分量电流相量A/,;其次，根据正序故障分量电压相量和电流相量，计算故障分量正序电抗《，A为正序故障分量电压和正序故障分量电流之间的比值的虚部，即最后，进行判定，如果《〈^xJ^， Xu为线路正序电抗，A,为正向故障电 抗可靠系数，且IA/々/,e,， 4为电流定值，则确定为正向故障；如果Z一"x^， ^为线路正序电抗，^为反向故障电抗可靠系数，且|^1>/,。,，则确定为反向故障。戶;f述^,的整定原贝lJ为0.1 S〖y 2 0.4;戶万述〖w的整定原贝lj为0.6 S ^f S 0.9 ; 所述4,的整定原则为L=0.1--0.5In， In是线路本侧电流互感器二次额定值。 ^优选为0.4; ^优选为0.6; L优选为a2In。其原理是故障分量的计算采用故障后数据减去故障前数据的方法，将得到 的故障分量数据，使用全周傅立叶算法，计算出故障分量相量。通过计算本侧正 序故障分量电压相量AA和正序故障分量电流相量A/,，然后计算出故障分量正序阻抗，，取其虚部，得到故障分量正序电抗，^"m(A《/A/,)，根据故障分量正序电抗与定值的大小关系来区分故障方向。当线路上发生正向故障时，故障分量正序电抗等于背侧的系统电抗，极性为 负，小于线路正序电抗。当线路上发生反向故障时，故障分量正序电抗等于线路 和对侧系统的正序电抗之和，大于线路电抗。根据这个特点，可以判断故障方向。本专利技术的积极效果在于，故障分量正序电抗^为正序故障分量电压相量与正 序故障分量电流相量之间的比值的虚部。通过计算故障分量正序电抗，根据故障 分量正序电抗与定值的比较结果，来判断故障分量。该方向判断方法不受负荷影 响，不受过渡电阻影响，灵敏度高。不需要设置电压门槛，即使感受到的故障分 量正序电压的幅值较小，仍可以准确的判别方向。传统的反映电压和电流之间相角的方向元件，需要对灵敏角进行设定。而基于故障分量正序电抗的方向元件，使用电抗分量来判别方向，仅需比较故障分量正序 电抗和相应门槛之间的大小，而非判断角度区域，不需要考虑灵敏角，实现简单。(四) 附图说明图l是保护装置连接图，文字描述中以m侧的保护为例。 图2是发生正向故障时的正序故障分量等效网络。 图3是发生反向故障时的正序故障分量等效网络。 图4是正向和反向区域描述图。 图5是仿真模型系统图。(五) 具体实施例方式下面结合附图，对本专利技术作进一步详细说明。参照图1，在m侧有保护装置。线路的保护装置具有数据处理功能，能够采 样本侧的三相电压和电流，控制本侧的执行机构。保护装置采样本侧的三相电压 和电流，计算出故障分量正序电抗，然后进行方向判别。图2、图3分别为发生正向、反向故障故障时的正序故障分量网络图，双侧电 源供电的线路在F点发生了故障。图中，Z， ,、 z^分别为线路两侦征序电源阻抗， ^为正序线路阻抗，A^为F点的正序故障分量电势，A^为流过故障支路的正 序电流，^为故障点处的正序电阻，A《d、 A^分别为母线附处的正序故障分量电压和电流。故障分量正序阻抗为式中，A"、 AJ，分别为保护安装处的正序故障分量电压和电流。 故障分量正序电抗为故障分量正序阻抗的虚部A = /m"g(Z》 (1 )当发生正向故障时，如图2所示，对于装在母线M处的保护装置，可知5所以，母线m处的故障分量正序阻抗为H/A/ml=—Z,(2)当发生反向故障时，如图3所示，可知:A"ml=A/mlx(Z,,+ZM)所以，(3)结合式(2)和式(3)可知，当发生正向故障时， m侧的故障分量正序电抗为其中，X ，,和义，分别为故障分量正序电抗和m侧系统的正序电抗' 当发生反向故障时，义"'i = I丄i + d(4)(5)其中，Z"和《"分别为线路和n侧系统的正序电抗。由式(4)、 (5)可知，当发生正向故障时，故障分量正序电抗的极性为负， 因为极性的关系，它总是会小于线路正序电抗，即Az^u;当发生反向故障时， 故障分量正序电抗为线路正序电抗和对侧系统正序电抗之和，必定大于线路正序 电抗，即A,一Ai。因此，可以根据故障分量正序电抗来判断故障方向。基于故障 分量正序电抗的方向元件即据此提出，判据为I AJ， |>乙I《> 、x X"A/, 1>(6)(7)当故障分量正序电抗和线路正序电抗之间的关系满足式(6)时，为正向故障； 满足式(7)时，为反向故障。式(6)和式(7)中的、.、^分别为正向和反向判 据的电抗可靠系数，L是电流定值。^和&应取不同的数值，且&小于&，以使正向区域和反向区域完全分开，保证可靠性。 一般地，^可以设定为0.4， ^可以 设定为0.6，如此，正向范围和反向范围没有交迭区，而且正向区域和反 向区域都有较大裕度。4,可以设置为0.2/ ， / 为线路的额定电流，足以保证方向 判别的可靠性。图4为由正向门槛^ x Zu和反向门槛A, 确定的正向区域和反向区域。从 图中可以看出，正向区域和反向区域之间，没有交迭区。正向故障时，故障分量 正序电抗小于零，位于横轴以下，反向故障时，故障分量正序电抗大于线路正序电抗。由图2可知，当&取为0.4， ^取为0.6时，正向区域和反向区域都有较大裕度，有利于可靠的判断方向。线路电抗zu越大，此方向元件的可靠性越高。结合式(4)和(5)可知，故障分量正序电抗仅与系统和线路的正序电抗有关， 与过渡电阻无关，可知该方向元件不受过渡电阻的影响。从式(6)和式(7)可知，该元件的灵敏度受限于电流定值4,，因系统正常运 行时，并无故障分量，而目前的微机保护测量精度高，所以4,可以取较低的数值， 设置为0.2/ 时，已足以满足判别方向的可靠性。由此可知，该方向元件的灵敏度高。当保护感受到的故障分量正序电压和正序电流较大时，传统的反映电压和电流 之间相角的方向元件，和基于故障分量正序电抗的方向元件，都可以准确的判定方 向。如果保护感受到的故障分量正序电压低于某一门槛，则传统的反映相位的方向 元件不能使用，而基于故障分量正序电抗的方向元件，仍然可以准确的判别方向。当发生反向故障时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电力系统交流输电线路故障方向判断方法，其特征在于：在被保护线路段一侧设置保护装置， 首先，保护装置采集本侧三相电压和电流值，计算本侧正序故障分量电压相量Δ＊↓［１］、正序故障分量电流相量Δ＊↓［１］； 其次，根据正序故障分量 电压相量和电流相量，计算故障分量正序电抗Ｘ↓［１］，Ｘ↓［１］为正序故障分量电压和正序故障分量电流之间的比值的虚部，即Ｘ↓［１］＝Ｉｍ（Δ＊↓［１］／Δ＊↓［１］）； 最后，进行判定，如果Ｘ↓［１］＜Ｋ↓［Ｆ］×Ｘ↓［Ｌ１］，Ｘ↓［Ｌ １］为线路正序电抗，Ｋ↓［Ｆ］为正向故障电抗可靠系数，且｜Δ＊↓［１］｜＞Ｉ↓［ｓｅｔ］，Ｉ↓［ｓｅｔ］为电流定值，则确定为正向故障；如果Ｘ↓［１］＞ｋ↓［Ｒ］×Ｘ↓［Ｌ１］，Ｘ↓［Ｌ１］为线路正序电抗，Ｋ↓［Ｒ］为反向故障电抗可靠系数，且｜Δ＊↓［１］｜＞Ｉ↓［ｓｅｔ］则确定为反向故障。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李小滨，刘凯，刘荣，唐永建，
申请(专利权)人：烟台东方电子信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]
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