[发明专利]基于电网录波图判断保护内正反方向相间故障方法及系统

说明书

本发明提供一种基于电网录波图判断保护内正反方向相间故障方法，包括获取保护装置的录波图，其上有输电线路三相电流波形、母线三相电压波形、零序电流和电压波形；若三相电流及电压波形中有且仅有两相存在明显突变，且零序电流及电压波形不存在，则认定相间短路故障存在；根据突变波形，判定故障为两相相间短路故障；确定非故障相、两故障相以及突变的时间区域，并在该时间区域内以非故障相电压的任意一个由负到正过零点发生时刻为参考时刻，对比同一参考时刻点上非故障相电压波形分别与两故障相电流波形间相位，以及对比两故障相电流波形间相位，判定保护装置范围内正反方向相间短路故障。实施本发明，无需数学计算，简单直观，且省时省力。

技术领域

本发明涉及继电保护技术领域，尤其涉及一种基于电网录波图判断保护内正反方向相间故障方法及系统。

背景技术

电力系统的故障过程越短，设备的损坏程度越小，电网失稳几率越低。目前，多数故障都可以在100ms以内，甚至在几十毫秒内切除故障。根据《电力生产事故调查规程》，要求在一定时间内明确故障设备能否恢复送电，否则超时送电就作为电网事故处理。为此需要尽快了解故障前及故障时的全过程，判断事故性质。其中，最有效、最直接的途径是快速读懂故障录波图来了这个过程。了解故障过程中电流、电压幅值和相位，故障性质、故障的持续时间，以及保护、断路器的动作时间等信息。

为了进一步了解电网故障在理论上是否与实际一致，还需要对各分量(正序、负序、零序)变化做详细分析，以绘制电气设备故障分量向量图。根据电工原理相关知识可知，在对称系统中一组不对称的三个电气量可分解为正序、负序和零序三组电气分量。假设代表不对称的三个电气量(具体可指电流或电压)，用代表正序、负序和零序三个电气分量。以A相为基准相时，有关系式如下：

式中：α是单位相量算子，α＝e^j120°。

如图1所示，以BC两相相间短路故障为例，实现电气设备故障分量向量图的绘制。此时，F点为发生在BC两相相间短路故障时的故障点，故障点F的非故障相(A相)的正序电流分量与负序电流分量的幅值相等、相位相反，且故障点F的非故障相(A相)的正序电压分量与负序电压分量的幅值及相位均相等，故障点F的非故障相(A相)的零序电流分量和零序电压分量不存在，具体关系式如下：

非故障相电流：非故障相电压：

故障相电流：故障相电压：

根据上述信息及式1-1和1-2，绘制BC两相相间短路故障时故障点F的各序电流分量和各序电压分量的相量关系图，如图2所示。

此时，若高压侧母线(如图1中所示的N)两侧的保护安装位(如图1中所示的2及3)都安装有保护装置，且在BC两相相间短路故障时邻接故障点(如图1中所示的故障点F)的保护装置启动保护动作后，工作人员可以现场或远程确定邻接故障点保护装置的保护安装位，但需要按故障点两侧的电流分配系数所计算的电流，以及从故障点至该邻接故障点保护装置对应保护安装位所计算的正序、负序压降，才能判断出该故障点发生在高压侧母线N的电流正方向或反方向上，即区别出故障点与该邻接故障点保护装置的位置关系，判断出该邻接故障点保护装置保护内发生了正方向或反方向的相间短路故障。

然而，上述判断方法涉及电流和电压的大小及方向的读取、计算等，过程复杂且容易出错，不直观，费时费力。

为了克服现有技术所存在的缺点及不足，发明人提出了一种基于电网录波图判断保护内正反方向相间故障方法，无需数学计算，简单直观，且省时省力。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于电网录波图判断保护内正反方向相间故障方法，无需数学计算，简单直观，且省时省力，能解决现场技术人员无法快速判断电网保护内正反方向相间故障问题。