[发明专利]主变中性点串接小电抗对继电保护影响的评估方法

权利要求书

1.一种主变中性点串接小电抗对继电保护影响的评估方法，包括以下步骤：

1)搭建评估分析模型

针对实际系统多电源的特性，将分析模型简化为M侧主变中性点加小电抗和N侧主变中性点不加小电抗的双电源系统，模型中两侧等效电源分别为和两侧间线路MN的序阻抗分别为Z_MN1和Z_MN0；M侧母线连接的变压器等值正序、负序阻抗为Z_TM1、Z_TM2，等值零序阻抗用三侧阻抗形式表示，分别为Z_TM10、Z_TM20、Z_TM30，其中性点接入阻抗为M、N母线变压器220kV侧外部网络用等效电源和等值，等值零序阻抗分别为Z′_M0和Z′_N0；

模型中主变以及出线参数取待分析的区域电网参数的平均值；M、N两侧等值电源的正序和负序等值阻抗Z_M1、Z_M2、Z_N1和Z_N2，分别包含了M、N侧母线变压器的等值正序和负序阻抗，而其零序等值阻抗Z_M0、Z_N0只反映主变中性点接入了小电抗的变压器外M、N侧母线处的等值零序阻抗；

设故障K点距离M端的长度为MN线路长度的α倍，其中α∈[0，1]。则有：

Z_MK1＝αZ_MN1，Z_NK1＝(1-α)·Z_MN1；Z_MK0＝α·Z_MN0，Z_NK0＝(1-α)·Z_MN0(1)

则故障点各序综合阻抗为：

ZΣ1=ZΣ2=(ZN1+ZNK1)(ZM1+ZMK1)ZM1+ZMN1+ZN1---(2)]]>

中性点没加小电抗时

Z_∑0＝(Z_TM0//Z_M0+Z_MK0)//(Z_TN0//Z_N0+Z_NK0)(3)

其中，

ZTM0=ZTM10+ZTM30(ZTM20+ZM0′)ZTM30+ZTM20+ZM0′---(4)]]>

中性点加小电抗时

ZΣ0′=(ZM0//ZTM0′+ZMK0)(ZN0//ZTN0+ZNK0)ZM0//ZTM0′+ZMK0+ZN0//ZTN0+ZNK0---(5)]]>

Z′_TM0为自耦变压器中性点加入小电抗后，并考虑中压侧零序等值阻抗的等值零序阻抗，其计算公式如下：

2)零序电流保护影响评估

2)-1不计时的零序电流

不考虑过度电阻的影响，接地故障时M侧保护安装处零序电流计算公式为

I·MA0(1)=(ZKN0+ZN0//ZTN0)U·KA[0](ZM0//ZTM0+ZMN0+ZN0//ZTN0)(2ZΣ1+ZΣ0)---(7)]]>

I·MA0(1.1)=-(ZKN0+ZN0//ZTN0)U·KA[0](ZM0//ZTM0+ZMN0+ZN0//ZTN0)(ZΣ1+2ZΣ0)---(8)]]>

N侧保护安装处零序电流计算公式为

I·NA0(1)=(ZKM0+ZM0//ZTM0)U·KA[0](ZM0//ZTM0+ZMN0+ZN0//ZTN0)(2ZΣ1+ZΣ0)---(9)]]>

I·NA0(1.1)=-(ZKM0+ZM0//ZTM0)U·KA[0](ZM0//ZTM0+ZMN0+ZN0//ZTN0)(ZΣ1+2ZΣ0)---(10)]]>

M侧主变中性点零序电流

同理

2)-2计及时的零序电流

M侧保护安装处零序电流为

I·MA0(1)=(ZKN0+ZN0//ZTN0)U·KA[0](ZM0//ZTM0′+ZMN0+ZN0//ZTN0)(2ZΣ1+ZΣ0′)---(15)]]>

I·MA0(1.1)=-(ZKN0+ZN0//ZTN0)U·KA[0](ZM0//ZTM0′+ZMN0+ZN0//ZTN0)(ZΣ1+2ZΣ0′)---(16)]]>

N侧保护安装处零序电流为

I·NA0(1.1)=-(ZKM0+ZM0//ZTM0′)U·KA[0](ZM0//ZTM0′+ZMN0+ZN0//ZTN0)(ZΣ1+2ZΣ0′)---(17)]]>

I·NA0(1.1)=-(ZKM0+ZM0//ZTM0·)U·KA[0](ZM0//ZTM0′+ZMN0+ZN0//ZTN0)(ZΣ1+2ZΣ0′)---(18)]]>

M侧主变中性点零序电流

同理

3)零序电压元件的影响评估

接入的影响

α＝0，ZΣ0′=(ZM0//ZTM0′+ZMK0)(ZN0//ZTN0+ZNK0)ZM0//ZTM0′+ZMK0+ZN0//ZTN0+ZNK0---(23)]]>

U·MA0(1)=(ZM0//ZTM0′)·I·MA0(1),]]>U·MA0(1.1)=(ZM0//ZTM0′)·I·MA0(1.1)---(24)]]>

U·NA0(1)=(ZN0//ZTN0)·I·NA0(1),]]>U·NA0(1.1)=(ZN0//ZTN0)·I·NA0(1.1)---(25)]]>

4)保护安装处测量阻抗的影响评估

接入的影响

MN线路上发生A相接地短路故障时，M侧的接地阻抗继电器的测量阻抗为：

Zm=U·MAI·MA+3KI·M0(1)=ZMK1+3I·KA(1)Rg(1)I·MA+3KI·M0(1)---(26)]]>

由于过渡电阻的存在，M侧阻抗继电器中将出现附加测量阻抗

ΔZMA=3I·KA(1)Rg(1)I·MA+3KI·M0(1)=3Rg(1)[2C1M+(1+3K)C0M]+I·loa.AI·KA0(1)]]>(27)

=3Rg(1)U·KA[0]I·loa.A(3Rg(1)+ZΣ1+ZΣ2+b)+2C1MU·KA[0]+b[(1+3K)U·KA[0]-I·loa.Ab]a+b]]>

其中，I·loa.A=E·MA-E·NAZM1+ZMN1+ZN1,]]>a、b的表达式同上；

C1M=ZNK1+ZN1Z11,]]>C2M=ZNK2+ZN2ZM2+ZMN2+ZN2,]]>C0M=ZNK0+ZN0//ZTN0ZM0//ZTM0′+ZMN0+ZN0+ZTN0---(28)]]>

零序电流补偿系数K=Z0-Z13Z1;]]>

一般整定计算中，电流分配系数为实数，电流分配系数计算时线路参数都是取纯电抗值或考虑各线路阻抗参数电阻和电抗部分的比例相等；在本专利评估计算分析中输电线路直接采用阻抗参数进行实数计算；

由以上表达式知，M侧主变中性点接入使得ΔZ_MA幅值增大；故M侧保护的测量阻抗幅值均在主变中性点接入之后增大，使距离保护的保护区缩短；

5)调整优化继电保护定值

收集中性点串接小电抗的主变及其相连接的出线、等值系统阻抗参数，代入到分析模型中，根据分析模型和评估计算公式，对主变、出线的零序过流保护及其配合系数、零序电压保护、零序阻抗进行评估；根据评估结果，对保护定值分别采取不同调整与优化处理措施。

2.根据权利要求1所述的电网500kV变电站主变中性点串接小电抗对继电保护影响展开评估，进而调整与优化中性点串接小电抗的主变及其临近的线路的继电保护定值，其特征是：所述的步骤5)包括如下步骤：

5)-1零序电流及其配合系数、零序电压、零序阻抗在变压器中性点串接小电抗前后的变化量小于10％时，在不影响保护灵敏度的情况下，主变、出线的零序过流保护、零序电压保护、零序阻抗保护定值可维持不变；

5)-2电量的变化量比较大于或等于10％但小于50％，根据电量变化量对保护定值进行对应比例的增减；

5)-3电量的变化量大于或等于50％，不但对中性点串接小电抗的主变及其相连接的出线定值进行调整，并且将调整优化扩大到临近的下一级变电站的主变和出线。