一种基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法

摘要

本发明涉及一种基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法，步骤如下：根据健全相电压计算极化电压；计算健全相电压和极化电压的相位差；计算相位偏差序列；设置如下判据：a.电压幅值门槛；b、比例门槛；c、极化电压门槛；d、相位波动门槛；以上判据在线路单相跳闸后投入投入同时，将重合闸装置中的永久性故障标志位置0，在进行故障性质识别时，先判断a，b，c三个门槛是否被满足，如果a，b，c三个门槛中任意一个不被满足，则不判断门槛d，并保持重合闸装置中的永久性故障标志位置为0；如果门槛a，b，c均被满足，再是否满足门槛d，如果是，则将永久性故障标志位置1。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统保护与控制领域，具体涉及一种永久性故障识别方法。

背景技术

超/特高压输电线路的故障中，超过70％为单相接地故障，其中大多数又为瞬时性的。在这种情况下，仅对故障相跳闸并延时重合的单相自动重合闸技术在电力系统架空线路中得到普遍应用，并有效保证了电力系统可靠供电和安全运行。然而，常规单相自动重合闸装置一般不具备识别瞬时性故障和永久性故障的能力，当重合于永久性故障时，二次短路电流对系统稳定性和设备绝缘性能造成的危害比单相接地故障还要严重。因此，如果能够在永久性故障时实现重合闸装置的闭锁，则可大大减少设备的损害，增强系统的稳定性。

常规单相自动重合闸装置不具备识别瞬时性故障和永久性故障的能力，当重合于永久性故障时，二次短路电流对系统稳定性和设备绝缘性能造成的危害比单相接地故障更严重。为了减少或避免重合于永久性故障给系统稳定运行所带来的不利影响，应当采用能够正确区分瞬时性故障和永久性故障的自适应重合闸技术。但目前国内外的自适应重合闸判别的准确性不高，没有得到大范围推广。

发明内容

为了快速准确的识别超/特高压线路永久性单相接地故障，本发明公开了一种基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法，充分利用超/特高压输电线路故障时的恢复电压相位特征，利用健全相电压和为极化量，实现对永久性故障的精确识别。技术方案如下：

一种基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法，设输电线路连接m和n两个电网系统，线路与m电网系统相连的线路侧电压为U_m，与n侧相连的电压为U_n，并且设线路保护判别线路发生A相接地故障并动作于A相跳闸后，m侧自适应重合闸装置识别是否出现A相永久性故障的步骤如下：

(1)采集本侧三相电压u_A、u_B、u_C，三相电流i_A、i_B、i_C；

(2)待采样得到的本侧三相电压满足傅里叶算法的时间窗要求后，即可计算得到线路 m侧的电压相量和电压相量

(3)将健全相电压和代入式(1)计算极化电压

(4)计算和的幅值U_ma、U_mp；

(5)计算和的相位差

(6)将序列记为在时间窗Δt内求的平均值并计算相位偏差序列{C_i}，其中：

(7)设置如下判据：

a.电压幅值门槛

其中，Z_m为线路单位长度互感，I为健全相电流的有效值，l_line为线路长度；

b、比例门槛：

其中，k₂为整定值，取0.05；

c、极化电压门槛：

|U_mp|＞k₃(5)

其中，k₃为整定值，取0.8U_e，U_e为线路的额定相电压；

d、相位波动门槛：

|C_i|＜k₁>

其中，k₁为整定值，取为10，{C_i}应当在一定时间窗Δt内始终满足式(6)；

以上判据在线路单相跳闸后投入投入同时，将重合闸装置中的永久性故障标志位置0，在进行故障性质识别时，先判断a,b,c三个门槛是否被满足，如果a,b,c三个门槛中任意一个不被满足，则不判断门槛d，并保持重合闸装置中的永久性故障标志位置为0；如果门槛a,b,c 均被满足，再检测{C_i}在时间窗Δt内是否满足门槛d，如果是，则将永久性故障标志位置1；如果不是，则仍保持重合闸装置中的永久性故障标志位置为0；重合前，重合闸装置检测永久性故障标志位，若标志位为0，则判为瞬时性故障，进行重合闸；若标志位为1，则判为永久性故障，不进行重合闸。

本发明公开的基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法，能够快速准确的识别超/特高压线路永久性单相接地故障。本发明适用于输电线路两端带并联电抗器且中性点带有接地电抗的情形，通过比较线路侧故障相电压与健全相电压的相位特征来区分瞬时性故障和永久性故障，实现对瞬时性故障的快速识别，为超/特高压输电线路自适应重合闸奠定基础。本方法只使用输电线路单端电压，不依赖线路两端通信，原理简单、判断准确、计算量小。

附图说明

图1为超/特高压输电线路示意图。

具体实施方式

如图1所示为超/特高压输电线路示意图，输电线路连接m和n两个等效电网系统，线路与m系统相连的线路侧电压为U_m，与n侧相连的电压为U_n。

以线路保护判别线路发生A相接地故障并动作于A相跳闸后，m侧自适应重合闸装置为例：

(1)采集本侧三相电压u_A、u_B、u_C，三相电流i_A、i_B、i_C。

(2)待采样得到的本侧三相电压满足傅里叶算法的时间窗要求后，即可计算得到线路 m侧的电压相量和电压相量

(3)将健全相电压和代入式(1)计算极化电压

(4)计算和的幅值Uma、U_mp。

(5)计算和的相位差

(6)将序列记为在时间窗Δt内求的平均值并计算相位偏差序列{C_i}，其中：

(7)设置如下判据：

a.电压幅值门槛

其中，Z_m为线路单位长度互感，I为健全相电流的有效值，l_line为线路长度。

b、比例门槛：

其中，k₂为整定值，可取0.05。

c、极化电压门槛：

|U_mp|＞k₃>

其中，k₃为整定值，可取0.8U_e，U_e为线路的额定相电压。

d、相位波动门槛：

|C_i|＜k₁>

其中，k₁为整定值，可取为10。{C_i}必须在一定时间窗Δt内始终满足式(6)，时间窗Δt>

以上判据在线路单相跳闸后投入，投入同时，将重合闸装置中的永久性故障标志位置0。在进行故障性质识别时，先判断a,b,c三个门槛是否被满足，如果a,b,c三个门槛中任意一个不被满足，则不判断门槛d，并保持重合闸装置中的永久性故障标志位置为0。如果门槛a,b,c均被满足，再检测{C_i}在时间窗Δt内是否满足门槛d，如果是，则将永久性故障标志位置1；如果不是，则仍保持重合闸装置中的永久性故障标志位置为0。重合前，重合闸装置检测永久性故障标志位，若标志位为0，则判为瞬时性故障，进行重合闸。若标志位为1，则判为永久性故障，不进行重合闸。

n侧自适应重合闸装置同理。