專利名稱：一種短路故障自適應(yīng)判別的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及電力系統(tǒng)頻率電壓緊急控制裝置中短路故障自適應(yīng)判別的方法，該方法能夠更靈敏地判斷電力系統(tǒng)中發(fā)生的短路故障，避免因短路故障引起頻率電壓緊急控制裝置的誤動作，并能更好地適用于各個電壓等級電網(wǎng)的各種類型短路故障。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)是分布地域廣、包含元件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和動態(tài)響應(yīng)快的大系統(tǒng)，系統(tǒng)中某處某個元件發(fā)生擾動就可能迅速波及到全系統(tǒng)。近年來全球出現(xiàn)多次大范圍停電事故，對國民經(jīng)濟和社會生活影響極大。因此，保持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的問題已受到各有關(guān)方面的高度重視。裝設(shè)頻率電壓緊急控制裝置是提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性、防范電網(wǎng)穩(wěn)定事故、防止發(fā)生大面積停電事故的有效措施之一。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大，其地位越顯重要。電力系統(tǒng)在運行時必須保持整個系統(tǒng)內(nèi)有功功率與無功功率的平衡，若在運行時發(fā)生了一些異常情況導(dǎo)致有功功率或無功功率出現(xiàn)不平衡，并導(dǎo)致電力系統(tǒng)的頻率或電壓異常波動且超過允許范圍，必須采取及時有效的控制措施，避免事故進一步擴大。當電力系統(tǒng)出現(xiàn)無功不足導(dǎo)致局部地區(qū)電壓下降時，切除部分電力負荷是恢復(fù)無功平衡的有效措施；但電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障也可能導(dǎo)致局部地區(qū)電壓下降，此時頻率電壓緊急控制裝置應(yīng)當立即閉鎖出口，不再動作，等短路故障切除后再根據(jù)系統(tǒng)無功平衡情況采取相應(yīng)控制措施。頻率電壓緊急控制裝置必須能正確區(qū)分電力系統(tǒng)電壓降低的真正原因。傳統(tǒng)的低壓減負荷裝置無法快速區(qū)別由于系統(tǒng)無功不足導(dǎo)致的低電壓和短路故障造成的低電壓，只能通過增加低壓減負荷的動作延時以躲過短路故障，若該延時設(shè)置較短，可能躲不過短路故障，若該延時設(shè)置較長，則還沒有等到低壓減負荷裝置動作，電網(wǎng)的電壓已經(jīng)崩潰。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障且保護動作切除故障元件后，頻率電壓緊急控制裝置安裝處的電壓迅速回升，如果恢復(fù)不到正常的數(shù)值，但大于故障切除后電壓恢復(fù)門檻值，則頻率電壓緊急控制裝置立即解除閉鎖，允許裝置快速切除相應(yīng)數(shù)量的負荷，使電壓恢復(fù)。對弱聯(lián)系末端電網(wǎng)，故障后電壓恢復(fù)的電壓值可能比較低，導(dǎo)致常規(guī)判據(jù)可能無法解除閉鎖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決頻率電壓緊急控制裝置中短路故障快速判別問題，以及弱聯(lián)系電網(wǎng)中短路故障切除后電壓恢復(fù)值可能比較低的問題，提出一種基于相電壓及其變化率原理的短路故障自適應(yīng)判別方法；尤其是電力系統(tǒng)頻率電壓緊急控制裝置中短路故障自適應(yīng)判別的新方法，該方法能夠更靈敏地判斷電力系統(tǒng)中發(fā)生的短路故障，避免因短路故障引起頻率電壓緊急控制裝置的誤動作，并能更好地適用于各個電壓等級電網(wǎng)的各種類型短路故障。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
電力系統(tǒng)短路故障自適應(yīng)判別的方法，采用相電壓及其變化率判斷短路故障；該判據(jù)由三個條件組成
條件一三相電壓中任一相電壓突然降低；
條件二 相電壓降低的變化率大于變化率門檻值(一般整定為10(Tl30%Un/S)； 條件三任一相電壓低于判短路故障電壓門檻值(一般整定為70 80%Un)。判斷短路故障切除后解除閉鎖的方法，該判據(jù)由四個條件組成
條件一裝置已經(jīng)判斷出系統(tǒng)發(fā)生短路故障且持續(xù)時間未超過“躲過故障切除時間”； 條件二 三相電壓中任一相電壓突然升高；
條件三相電壓升高的變化率大于變化率門檻值(一般整定為10(Tl30%Un/S)； 條件四三相電壓均高于判短路故障恢復(fù)電壓門檻值(一般整定為60 80%Un)。其中，Un表是系統(tǒng)額定電壓。分別設(shè)置了判短路故障的“短路故障電壓門檻值”與判故障切除的“短路故障恢復(fù)電壓門檻值”兩個門檻定值，兩者相互獨立，以適應(yīng)各種不同類型的電網(wǎng)，包括弱聯(lián)系電網(wǎng)的各種短路故障。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障與短路故障切除后電壓恢復(fù)過程中電壓變化示意圖如圖1 所示，故障發(fā)生的一瞬間，電壓快速跌落到“短路故障電壓門檻值”(上面一根虛線)以下，短路故障持續(xù)一段時間(一般是幾十毫秒到廣2秒，這取決于繼電保護的動作時間加上開關(guān)的跳閘時間總和)后，短路故障被切除，電壓快速恢復(fù)，一般情況下，能恢復(fù)到“故障恢復(fù)電壓門檻值”(下面一根虛線)以上。圖1中，Du/dtl表示故障瞬間電壓下降時的變化率，Du/dtl表示故障切除瞬間電壓恢復(fù)時的變化率?！岸氵^故障切除時間”為一時間定值，一般按照大于后備保動作最長時間的原則整定，舉例若后備保護最長時間為4秒，則Tfc可以設(shè)為4. 5 5秒。本發(fā)明的有益效果電力系統(tǒng)發(fā)生的故障絕大多數(shù)都是非對稱故障，故障時三相電壓的突變量并不相等，由于本發(fā)明采用相電壓與相電壓變化率判斷短路故障，所以本發(fā)明判斷短路故障具有更高的靈敏度。此外本發(fā)明采用相電壓與相電壓變化率判斷短路故障切除后解除閉鎖，較傳統(tǒng)方法具有更高的靈敏度。


圖1電力系統(tǒng)短路故障閉鎖與故障切除后解除閉鎖示意圖； 圖2基于相電壓變化率的短路故障判別邏輯框圖3基于相電壓變化率的短路故障切除后解除閉鎖判別邏輯框圖。
具體實施例方式以南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的PCS-994系列頻率電壓緊急控制裝置為例， 正常運行時，該裝置一直監(jiān)視接入裝置的各段母線的每相電壓及其變化率，裝置會根據(jù)每段母線的電壓情況選擇其中一段母線電壓作為判斷電壓，若該段母線電壓發(fā)生以下任一情況則判為系統(tǒng)發(fā)生短路故障，閉鎖低壓減載功能，如圖2所示，詳細實現(xiàn)方法說明如下。
情況1 :A相電壓判斷系統(tǒng)發(fā)生短路故障的判據(jù) A 相電壓降低
J Atl電壓變化率-cbMt >變化率門檻值(式1)
[Atl電壓 短路故障電壓門檻值情況2 =B相電壓判斷系統(tǒng)發(fā)生短路故障的判據(jù) B相電壓降低
J B相電壓變化率-du/dt >變化率門檻值(式2)
\ B相電壓S短路故障電壓門檻值情況3 :C相電壓判斷系統(tǒng)發(fā)生短路故障的判據(jù) C相電壓降低
J C相電壓變化率-<Wdt >變化率門檻值(式3)
[C相電壓S短路故障電壓門檻值
如圖3所示，短路閉鎖后在“躲過故障切除時間”內(nèi)同時滿足以下條件則解除閉鎖 (1 ) 三相電壓均高于短路故障恢復(fù)電壓門檻值 (2 ) 任一相電壓上升且變化率>變化率門檻值， 其中第(2)點實現(xiàn)方法如下 相電壓降低
rt 或或
A相電壓變化率du/dt >變化率門檻值(式4)
_壓降低
_電壓變化率du/dt >變化率門檻值(式W
C相電壓降低
C相電壓變化率du/dt >變化率門檻值[^ )
式1 6中，電壓變化率門檻值一般整定為10(Tl30%Un/S，短路故障電壓門檻值一般整定為70 80Un/s，短路故障恢復(fù)電壓門檻值一般整定為60 80Un/s，其中Un表示系統(tǒng)額定電壓。
權(quán)利要求
1.一種短路故障自適應(yīng)判別的方法，其特征是采用相電壓及其變化率判斷短路故障，由以下三個條件同時滿足組成判據(jù)條件一三相電壓中任一相電壓突然降低；條件二 相電壓降低的變化率大于或等于變化率門檻值；條件三任一相電壓低于判短路故障電壓門檻值。
2.如權(quán)利要求1所述的一種短路故障自適應(yīng)判別的方法，其特征是判斷短路故障切除后解除閉鎖判據(jù)由四個條件同時滿足組成條件一裝置已經(jīng)判斷出系統(tǒng)發(fā)生短路故障且持續(xù)時間未超過“躲過故障切除時間”； 條件二 三相電壓中任一相電壓突然升高； 條件三相電壓升高的變化率大于變化率門檻值； 條件四三相電壓均高于判短路故障恢復(fù)電壓門檻值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種短路故障自適應(yīng)判別的方法，其特征是所述的“短路故障電壓門檻值”與“短路故障恢復(fù)電壓門檻值”為相互獨立的兩個門檻值，適用于弱聯(lián)系電網(wǎng)的各種短路故障。
全文摘要
一種短路故障自適應(yīng)判別的方法，采用相電壓及其變化率判斷短路故障，由以下三個條件同時滿足組成判據(jù)條件一三相電壓中任一相電壓突然降低；條件二相電壓降低的變化率大于或等于變化率門檻值；條件三任一相電壓低于判短路故障電壓門檻值。電力系統(tǒng)在運行時必須保持整個系統(tǒng)內(nèi)有功功率與無功功率的平衡，若在運行時發(fā)生了一些異常情況導(dǎo)致有功功率或無功功率出現(xiàn)不平衡，并導(dǎo)致電力系統(tǒng)的頻率或電壓異常波動且超過允許范圍，必須采取及時有效的控制措施，避免事故進一步擴大。本發(fā)明能夠更靈敏地判斷電力系統(tǒng)中發(fā)生的短路故障，避免因短路故障引起頻率電壓緊急控制裝置的誤動作，并能更好地適用于各個電壓等級電網(wǎng)的各種類型短路故障。
文檔編號G01R31/02GK102385021SQ20111029889
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者任祖怡, 何強, 劉偉, 夏尚學(xué), 徐柯, 白楊 申請人:南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司, 南京南瑞繼保電氣有限公司