一种无电压死区的故障方向判别系统及判别方法

摘要

一种无电压死区的故障方向判别系统及判别方法，该系统包括依次连接的故障分量提取单元、背侧阻抗计算单元以及判别与发令单元；其方法为：首先故障分量提取单元提取保护安装处的电压及电流故障分量；然后背侧阻抗计算单元利用电压及电流故障分量计算得到保护的背侧阻抗，用以判别故障方向；最后由判别及发令单元判别故障方向：若背侧阻抗为正，则判定故障为正方向故障，若背侧阻抗为负，则判定故障为反方向故障，并发出闭锁命令；测试结果表明，这种利用基于背侧阻抗计算的故障方向判别系统能够准确判别故障方向，且不存在电压死区，不受分布式电源接入及过渡电阻的影响。

主权项

一种无电压死区的故障方向判别系统的判别方法，所述系统包括依次连接的故障分量提取单元、背侧阻抗计算单元以及判别与发令单元；所述故障分量提取单元提取线路保护安装处的电压及电流故障分量；所述背侧阻抗计算单元利用电压及电流故障分量计算得到保护的背侧阻抗；所述判别与发令单元通过背侧阻抗的正负判别故障方向：若背侧阻抗为正，则判定故障为正方向故障，若背侧阻抗为负，则判定故障为反方向故障，并发出闭锁命令；其特征在于：所述判别方法包括如下步骤：步骤一：故障分量提取单元从线路保护安装处提取故障发生后电压、电流的故障分量，具体实现方法如下：故障发生后，将当前时刻线路的电压电流即故障电压和故障电流，与20ms前的电压电流即未发生故障时的正常电压和正常电流相减，得到电压、电流的故障分量的瞬时值表示A、B、C三种相别，计算公式如式(1)、(2)所示：对电压、电流故障分量的瞬时值进行全周傅氏滤波，得到电压故障分量及电流故障分量步骤二：背侧阻抗计算单元利用电压及电流故障分量计算得到保护的背侧阻抗，具体计算方法如下：(A)利用电流故障分量进行故障类型识别：BC两相短路：$\left|\Delta {\stackrel{·}{I}}_A\right|<K_1\left|\Delta {\stackrel{·}{I}}_C\right|---\left(7\right)$AB两相短路：$\left|\Delta {\stackrel{·}{I}}_C\right|<K_1\left|\Delta {\stackrel{·}{I}}_A\right|---\left(8\right)$CA两相短路：$|\Delta {\stackrel{·}{I}}_A+\Delta {\stackrel{·}{I}}_C|<K_1\left|\Delta {\stackrel{·}{I}}_A\right|---\left(9\right)$为相电流故障分量幅值，系数K₁取0.5；式(7)～(9)中，任一式的条件满足时即为两相短路，并判断出故障相别；式(7)～(9)均不满足时判定为三相短路；(B)利用电压、电流故障分量计算得到背侧阻抗Z_s，计算公式如式(10)所示：式中，为相电压差故障分量，为相电流差故障分量，为AB，BC，CA；当判定是三相短路故障或AC两相短路故障时：$Z_s=-\frac{\Delta {\stackrel{·}{U}}_{CA}}{\Delta {\stackrel{·}{I}}_{CA}}---\left(11\right)$当判定是AB两相短路故障时：$Z_s=-\frac{\Delta {\stackrel{·}{U}}_{AB}}{\Delta {\stackrel{·}{I}}_{AB}}=-\frac{\Delta {\stackrel{·}{U}}_{AB}}{2\Delta {\stackrel{·}{I}}_A+\Delta {\stackrel{·}{I}}_C}---\left(12\right)$当判定是BC两相短路故障时：$Z_s=-\frac{\Delta {\stackrel{·}{U}}_{BC}}{\Delta {\stackrel{·}{I}}_{BC}}=-\frac{\Delta {\stackrel{·}{U}}_{BC}}{2\Delta {\stackrel{·}{I}}_C+\Delta {\stackrel{·}{I}}_A}---\left(13\right)$计算式(11)～(13)背侧阻抗时，分别计算对应的电压故障分量的实部与虚部、电流故障分量的实部与虚部，进行相量的除法，得到背侧阻抗的实部与虚部，即背侧电阻与背侧电抗；步骤三：判别与发令单元利用计算得到的保护背侧阻抗判别故障方向并发出相应命令，即当计算出背侧阻抗Z_s为正值时，判断为正方向故障；当计算出背侧阻抗Z_s为负值时，判断为反方向故障，并发出闭锁命令，不允许继电保护装置动作。