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基于单端电气量的高压输电线路无故障跳闸判据拉研究
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基于单端电气量的高压输电线路无故障跳闸判据拉研究
官方公共微信谈稳控判据在地区电网中的应用
来源:admin 　作者:admin 关键字:　发布时间: 21:14:43 　点击:743
摘要：电力系统安全稳定控制装置的动作行为直接影响电网的安全运行，对系统设备的运行状态、跳闸动作的正确判断是稳定控制装置正确动作的重要前提。文章论述了稳控系统普遍采用的交流元件投停、过载和跳闸的逻辑判据，指出其优缺点及适用性，并提出了有效的防误措施，有助于在交流电网范围内规范、合理制定安全可靠的稳定控制策略。
关键词：安全稳定控制系统 判据 防误
随着电力系统规模不断扩大，稳控系统在全国各地区电网得到了越来越广泛的应用[1]，本文将对稳控装置中普遍采用的交流元件的投停、过载、跳闸判据以及判据的防误进行分析、研究。
1&& &元件投停判据
稳控系统需要根据元件的运行状态来识别系统的运行方式采取相应的控制策略。目前，国内稳控装置采用的元件投停判据主要以电气量为主，部分情况下会引入开关量判据或运行压板来作为补充。
1.1&& &电气量判别
采用有功功率和电流组成的电气量判据进行判别：当元件有功功率大于门槛值或电流大于门槛值，元件判投运，否则判停运。其中电流量判据根据不同组合又可分为：①任一相电流大于定值；②三相电流大于定值；③三取二或三相平均电流大于定值。各种电流判据之间并无本质区别，判据①动作条件较为宽松，判据②动作条件最为严格。以①为例，其典型应用判据逻辑框图如图1所示。
图1 元件投停判据（电气量）逻辑图
图中， 、 、 为元件三相电流， 为投运电流门槛， 为元件有功功率， 为投运功率门槛。
仅用电气量判别元件的投停状态适用于潮流比较重的元件（如发电机或电厂出线等），当元件电流与功率都比较小时，可能会将投运的元件误判为停运；另外，线路投运电流定值的设定应躲过线路对侧单侧跳闸的充电电流，一般应实测该值，若线路带有有高抗，还应考虑高抗补偿因素。
1.2&& &电气量+开关量判别
当电气量判据或开关量判据判投运时，则元件判投运；为避免装置异常导致的错误，当电气量判据判投运而开关量判据判停运时，装置应发不一致告警信号，典型应用的逻辑框图如图2所示。
图2元件投停判据（电气量＋开关量）逻辑图
图中，&开关量判别元件投运&是通过元件的断路器位置信号来判断投停状态，由于断路器位置接点的可靠性直接影响最后的判别结果，为保证接点位置的可靠性，开关量判据宜分别接入开关的三相位置信号，并采取3取2逻辑，即至少有两相位置信号为合位状态时判元件投运。
当元件电流与功率都比较小、潮流可能过零时，仅用电气量可能会导致误判停运，增加元件的开关位置信号后能够正确判断元件投停信息。但由于电气量与开关量判据之间为&或&逻辑，因此对于一个半开关接线方式，当一个开关检修时应断开检修开关的位置信号，防止另一个开关跳闸后由于检修开关的位置信号错误接入装置导致误判。
1.3&& &电气量+开关量+运行压板判别
进一步考虑某些特殊情况，当线路单侧跳开或检修时，此时采用&电气量＋开关量&的判据仍然无法准确判断线路的投停状况，若该元件投停直接影响系统运行方式判别和控制策略的状态判别（如区域电网间的重要联络线路），可采用该类增加元件运行压板的方法，其判别原理为：若运行压板投入，同时电气量或开关量判据判投运，即判元件投运，否则判停运；若运行压板退出，电气量和开关量判别不一致时装置报&不一致异常&。
&值得注意的是，设置投停压板增加了运行人员的工作，也增加了人为因素导致的装置误动风险，因此，除不得已的特殊情况一般不宜采用。
2&& &元件过载判据
元件过载判据主要用于判别线路或主变等元件，其原理为：元件的任意二相电流或三相电流平均值大于等于过载动作门槛值，且潮流方向与需要采取措施的潮流方向一致，且功率大于或等于过载动作门槛值，上述条件满足并持续一定延时若过载启动判据仍然满足则过载动作出口。以任意两相电流的电流判据为例，过载动作判据的典型应用逻辑框图如图3所示。
图3 元件过载动作判据逻辑图
图中， 、 、 为元件三相电流， 为过载动作电流门槛， 为元件有功功率， 为过载动作功率门槛， 为动作条件满足的延时定值。
其中，过载启动判据与过载动作判据逻辑基本一致，区别只在于过载启动条件更为宽松，只需要判别潮流方向不需要进行元件有功功率大小的判别，其原理为：任意两相电流或三相平均电流大于等于过载启动门槛值，且功率方向与需要采取措施时的潮流方向一致，经延时过载启动。
由于元件过载问题具有持续性的特点，在一次过载动作出口后元件过载问题仍可能继续存在，因此，在过载判据动作出口后需要对元件过载进行重新判别。
3&& &元件跳闸判据
3.1&& &电气量跳闸判据
一般情况下稳控装置无须对元件故障跳闸和无故障跳闸做出判断，只要判别断路器是否跳闸即可，因此称为无故障跳闸判据。无故障跳闸判据中应用最为广泛的是仅通过本地电气量的变化特征来判别元件跳闸的动作行为[2]，基本原理为根据元件跳闸前后功率和电流的变化大于门槛值进行判别，典型判别逻辑如图4所示。
图4 元件跳闸动作判据逻辑图
同时满足图中6个条件（含延时）则判断为无故障跳闸，其中：
①&& &元件跳闸启动一般情况下采用电流或功率突变量作为判据，使装置做好事故判别的准备。
②&& & 中& 为跳闸前200 ms 元件有功功率值， 须小于对稳定有影响的功率值。
③&& & 中 是跳闸后的元件功率值，定值 越小对判别越有利，但考虑到测量回路可能存在的误差，一般500kV线路设为10 MW～20 MW。
④&& & 条件主要是考虑到防止电压互感器回路断线时上述3个条件也能满足而导致误判元件跳闸。 是线路的投运电流定值。
⑤&& &电流变化量 判别条件主要用于区分系统失步振荡等变化相对缓慢的动态过程。注意 为电流有效值当前值与前一个周期值之差，且为负值，此值存在时间短暂。采用浮动门槛技术可以跟踪电流的变化，使判别更为有效。
⑥&& & 延时是为了躲开环网情况下潮流转移过程中有功功率可能过零而引起的误判，延时从上述5个条件都同时满足时刻开始，延时的过程中除&DI 条件外均应继续满足。
该判据是目前常用的经典电气量无故障判据，多用于线路跳闸，也适用于变压器和发电机组。
3.2&& &电气量+开关量判据
对于元件潮流可能很轻或故障后元件潮流可能过零甚至反向的情况，为防止稳控装置误判跳闸，则可在电气量的基础上增加该元件的断路器位置信号判断跳闸。其基本判别逻辑如图5所示。
&图5 交流元件跳闸判据（电气量＋开关量）逻辑图
图中&判跳闸采用HWJ&作为控制字可进行设置，当电气量判据判出元件跳闸，若该控制字置&1&（即判跳闸需采用HWJ信号），则电气量判出元件跳闸的同时，必须满足HWJ信号为跳开状态，才能判为元件跳闸；若控制字置&0&，则等同于只采用电气量判据判别元件跳闸。
该判据在应用过程中，由于开关位置信号的滞后性与不可靠性将直接影响判断结果，若非潮流很轻、电气量不能正确判断的不得已情况，尽可能少用；另外，为提高开关位置接点的可靠性，如实际条件允许宜同时接入开关三相位置接点，采用&三取二&的方式以避免单个接点导致误判的情况。
3.3&& &故障跳闸判据
对于需要区分故障类型的元件跳闸情况，稳控装置需接入元件保护的分相跳闸信号或从跳闸出口回路引接信号， 借助于跳闸信号实现故障类型的判别，同时简化和加速稳控装置的故障判别逻辑。但在实际应用中，很少情况会需要根据元件不同故障类型采取不同稳定控制措施，同时，接入保护装置信号时还会带来回路设计复杂、运行维护不便等方面的问题，因此，该判据在电网内的应用较少。
4&& &判据的防误
防误用的判据顾名思义是用来防止误动，防止主判据的误判、防止人为异常误操作导致的误出口。主判据的设置应直接反应故障元件的电气量特征，如电流、有功功率等，而防误用判据则是基于电网其他元件或其他类型的电气量或开关量特征，对主判据起到良好的补充作用[3]，提高故障判断的可靠性。例如：同一功率输送断面（包括线路或主变）下，相邻线路或主变跳闸引起潮流转移导致本线路或主变过载时，可以根据断面其他元件的投停或功率突降来设置防误。对于同一功率输送断面上的元件跳闸故障，也可以参照元件过载的判据防误。
需要指出的是，对电网安全来说，稳控装置拒动的后果要远大于误动。因此，防误判据在使用上绝不能简单等同于主判据、和主判据一样严格，必须依据系统特征，简单明了、适度宽松，在确实找不到合适的防误判据时宁可不用、不可乱用。
本文对目前稳控装置中所采用的各种交流元件投停、过载和跳闸判据及其防误措施进行了详细分析和总结，指出了各类判据的优缺点及适用性，有助于在交流电网范围内规范、合理制定安全可靠的稳定控制策略。
参考文献：
[1]&& &宋锦海, 李雪明, 姬长安, 等. 安全稳定控制装置的发展现状及展望.电力系统自动化[J]. ）：91-96.
[2]&& &蔡敏 , 孙光辉 , 吴小辰，等. 稳定控制所用交流设备跳闸判据的分析及应用[J]. 电力系统自动化, ）:46-51.
[3]&& &聂宇. 防误判据在安全稳定控制系统中的应用分析[J]. 广西电力, -50.
[4]& 指导单位：中国期刊在线
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