一种基于相间弧光电压特性线路相间故障双端保护方法

摘要

本发明公开了一种基于相间弧光电压特性线路相间故障双端保护方法，首先测量输电线路两端的故障相间电压和故障相间电流，利用输电线路一端的故障相间电压、故障相间电流计算输电线路另一端的故障相间电压，计算输电线路相间弧光电压，然后利用输电线路相间弧光电压与输电线路额定电压构成输电线路相间高阻短路故障电压保护判据。本发明方法中，算法模型中考虑了输电线路相间弧光电压的影响，原理上消除了过渡电阻和负荷电流的影响，具有很强的耐受过渡电阻和抗负荷电流影响的能力，适用于输电线路相间高阻短路故障后整个故障过程的继电保护。本发明方法采用集总参数建模，算法原理简单，程序实现容易，算法运算量小，保护动作速度快。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种基于相间弧光电压特性线路相间故障双端保护方法。

背景技术

继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线，其准确快速动作对隔离故障和防止事故蔓延至关重要。传统后备保护基于本地电气量构成，需通过离线预设定值进行配合，以保证保护动作的选择性。该模式存在的突出问题是保护整定复杂、动作延时长，已难以满足现代复杂电网的安全稳定要求。在大范围潮流转移情况下，远后备保护容易连锁误动，进而加速电网崩溃。

近年来，随着广域测量技术的发展及其在中国电网的推广应用，中国电网所有500kV及以上电压等级变电站和60MW发电厂都安装了同步相量测量单元(phase measurement unit，PMU)，一些重要的330kV、220kV枢纽变电站也安装了PMU，因此，基于广域信息电网保护的研究受到了广泛关注。其中，基于广域信息的输电线路故障继电保护算法是基于广域信息电网保护的核心组成部分。汪华、张哲和尹项根等人发表的《基于故障电压分布的广域后备保护算法》采用集总参数建模，利用线路一侧电压、电流故障分量的测量值估算另一侧的电压故障分量，以估算值与测量值的比值构成输电线路保护判据。该方法参与计算的电气量为故障分量，只适用于输电线路故障后两周波内的继电保护；该方法动作性能受过渡电阻影响严重，输电线路高阻接地故障时，会出现拒动的情况，无法及时将故障线路与电网隔离；该方法因与系统阻抗参数有关，原理上受系统运行方式的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种实时计算输电线路相间弧光电压、动作性能不受过渡电阻、故障位置、负荷电流和电力系统运行方式的基于相间弧光电压特性线路相间故障双端保护方法。

一种基于相间弧光电压特性线路相间故障双端保护方法，包括如下依序步骤：

1)保护装置测量输电线路在m变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流测量输电线路在n变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流

其中，φφ为AB相或BC相或CA相；

2)保护装置利用故障相间电压和故障相间电流计算输电线路在m变电站保护安装处的故障相间电压$>{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\phi \phi }}^{\prime }{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{n\phi \phi }}-{\mathrm{lz}}_1{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{n\phi \phi }};$>

其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；l为输电线路长度；

3)保护装置计算相间弧光电压

$>{\stackrel{·}{U}}_f=\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\phi \phi }}{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{n\phi \phi }}-{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\phi \phi }}^{\prime }{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\phi \phi }}}{{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{n\phi \phi }}-{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\phi \phi }}};$>

4)保护装置判断相间弧光电压幅值是否成立，若成立，则判断输电线路发生相间高阻短路故障，保护装置发出动作跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器；

其中，k为整定系数；为输电线路额定相电压。

本发明的特点及技术成果：

本发明方法实时计算输电线路相间弧光电压，利用输电线路相间弧光电压幅值特性构成输电线路相间高阻短路故障电压保护判据，算法模型中考虑了输电线路相间弧光电压的影响，原理上消除了过渡电阻和负荷电流的影响，具有很强的耐受过渡电阻和抗负荷电流影响的能力，适用于输电线路相间高阻短路故障后整个故障过程的继电保护。本发明方法采用集总参数建模，算法原理简单，程序实现容易，算法运算量小，保护动作速度快。

附图说明

图1为应用本发明的线路输电系统示意图；

图中：CVT为电压互感器、CT为电流互感器。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

如图1所示，保护装置测量输电线路在m变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流测量输电线路在n变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流其中，φφ为AB相或BC相或CA相。

保护装置利用故障相间电压和故障相间电流计算输电线路在m变电站保护安装处的故障相间电压其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；l为输电线路长度。

保护装置计算相间弧光电压

$>{\stackrel{·}{U}}_f=\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\phi \phi }}{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{n\phi \phi }}-{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\phi \phi }}^{\prime }{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\phi \phi }}}{{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{n\phi \phi }}-{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\phi \phi }}};$>

保护装置判断相间弧光电压幅值是否成立，若成立，则判断输电线路发生相间高阻短路故障，保护装置发出动作跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器；其中，k为整定系数；为输电线路额定相电压。

本发明方法实时计算输电线路相间弧光电压，利用输电线路相间弧光电压幅值特性构成输电线路相间高阻短路故障电压保护判据，算法模型中考虑了输电线路相间弧光电压的影响，原理上消除了过渡电阻和负荷电流的影响，具有很强的耐受过渡电阻和抗负荷电流影响的能力，适用于输电线路相间高阻短路故障后整个故障过程的继电保护。本发明方法采用集总参数建模，算法原理简单，程序实现容易，算法运算量小，保护动作速度快。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。