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1、最大无功突变判断故障线路及冲击负荷的影响第32卷第5期1999年l0月武汉水平Ⅱ电力大学JWuhanUniv.ofHydr.&Elec.EngVo1.325Oct.1999文章编号:1006—155X【l99910s一030—034最大无功突变判断故障线路及冲击负荷的影响罗军涛,陈九刘蔚we[7tt罗军涛,陈九平,刘蔚;(武汉水利电力大学电气信息学院,湖北武汉430072)摘要:提出一种利用"最大无功突变量"判断短路故障线路的方法.大型电力系统中.紧急控制所需采集的信息量多,对控制速度要求高,因此能够
2、准确迅速地判定敬障位置非常重要具有多条出线的电网节点仅取用就地信息,通过以"最大无功突变量"为主判据,"最大故障突变电流"为辅助判据来判断短路故障线路,且不需要远端信息,独立性强经PSASP仿真结果表明,本方法简单可靠,判断迅速,准确有效.关键词:紧急控制;无功突变土j中击负荷《i}柱,中国分类号:TM72l2文献标识码:A'对于输电线路,继电保护中多采用电气突变量来判断.简单的保护取用线路出口单端电气量,如果通讯通道良好,则可取用被保护线路(元件)两端或多端(T形接线)电气量,如差动保护.区域性紧急控制系统
3、多装设在电网的枢纽节点上,而枢纽节点一般出线较多,且多有长距离输电线路.故障时紧急控制系统所传送的信息多,通讯资源宝贵.在众多出线中要快速准确地选定故障线路,就显得十分重要,本文针对区域性紧急控制特点,提出了基于单端电气量的以无功突变为判据的故障选线方法,并对此方法在某大型电力系统500kV主网上进行了仿真计算,同时还分析了冲击负荷对此判据的影响作用,结果表明本文所提方法迅速有效1无功突变判别故障线路如图1所示,某电网中节点盯上连接了3条线路::'via,MB,MC,以图中箭头方向为正.当线路A上发生短路故障
4、时(见图2),计算时采用如下简化假设J,不对称故障计人附加阻抗.(1)短路过程中各发电机之间不发生摇摆,并认为所有发电机的电势都同相位.(2)所用元件均用纯电抗表示(加上所有发电机电势同相位的条件,可避免复数运算).(3)金属性短路.短路计算等值电路见图3.图中,,l为节点口等值电源电势和电抗;Ec,如为节点C等值电源电势和电抗;为节点1"到短路点线路电抗;如,X为线路MB,MC电抗;△为附加电抗.令收稿日期:1999—04—02作者简介:罗军涛(1974一).男,硕士研究牛,主要从事稳定性控制等的研究圉1圉
5、2x^=x+x^x8=x8+X1c=xc+x2B+X^X+Xc第5期罗军涛等:最大无功突变判断故障线路及冲击负荷的影响则图3化简为图4图4计算得:厶:—E~—I—'cV『+E—cX—'B^,EBxC+tEB—Ec1X^=一———————————一^,.:一些^则Q=0^Q'B:uoIBQC=uoQ,Q8,Qc为故障时在M节点处线路MA,MB,MC上的无功;Uo为节点处电压.一般有Q>0,Q8<0,QC<0,则Q>QB,Q>Qc因为正常运行时,电网输送的无功潮流不大,而在短路时因线
6、路和变压器均为感性,线路MA,MB,MC上主要是无功潮流.对于超高压电网一般有lQ^l》lllQ8l》lllQcl》ll,,为正常运行时3条线路上的无功.今△Q^=Q^一Q△Q口=Q8一Q口△Q=QC—Qc故当线路MA上发生短路故障时,有如下判据:△>△,△>△(1)电网正常运行时,,,Qc之间大小难定,故以△,△,△Qc作为判别量.在实际运用时考虑下面两点:(1)对于MA线M侧出口端发生三相短路,困U0太小难判别△,△,△Qc之间大小,则附之以△厶,△,△作为辅助判断依据.(2)对于MA,MB,
7、MC线路外下一段线路故障时,则配合MA,MB,MC线路上主保护信号,避免误判.对于有电源支撑的节点见图5.其短路计算等值电路如图6所示,判断依据为图s因为无功量是基于电压和电流为正弦量时的电气量,求取无功时需要对电压和电流进行一个完整周期(基波)的采样,加上滤波环节的时延,总共需要几十毫秒的时间.电力系统正常运行时线路上测得的功率因数较高,短路故障时的功率因数由线,____●,●__J6△△△图>>>△△△进改的据判,32武汉水利电力大学路的电抗电阻值之比决定,对高压输电线测得的功率因数较低
8、,这也是短路故障前后无功突变的原因.功率因数角可由电压,电流瞬时值过零点相角差求得.其所需采样数据少,算法简单快速.在实际实现时采用下面的改进方法:(1)功率因数角突变作为短路故障启动元件.(2)故障电流或测量阻抗作为选线依据.参考各线路的正方向,计算结果为正即为短路故障线路.(3)如果是出VI短路,则从循环寄存区中调取故障前一个工频周期的电压量来同故障后的电流量比相,以判别是正方向还是反方向出VI
