基于故障点位置识别的串联电容补偿线路距离保护方法

摘要

本发明公开了一种基于故障点位置识别的串联电容补偿线路距离保护方法，其特征在于包括以下步骤：1)电压计算：利用保护安装处的电流电压值通过均匀传输线方程计算出串补电容安装处电容前的故障相电压US；2)故障点位置判别：根据计算得到的US和保护安装处的对应的正序电压进行比相，根据比相结果判别故障点相对于补偿电容的位置；3)保护逻辑：若判为电容前故障则直接开放距离保护，无需任何防超越措施；若判为电容后故障则投入电平检测逻辑。本发明在可靠防止超越的基础上提高了距离保护的灵敏度，当补偿电容安装于线路末端时距离保护灵敏度基本不受补偿电容的影响，可靠性高，易于实现。

说明书

技术领域

本发明涉及一种串联电容补偿线路距离保护方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

串联电容补偿是提高输电系统经济性和可靠性的有效手段。其主要作用在于：通过控制潮流提高电力系统的输送能力；改善电力系统的稳定性；改善电压质量及无功功率平衡；减少系统的线路损耗，提高线路传输容量，还具有提高系统暂态稳定性、优化输电线路潮流的作用。

然而串补电容破坏了输电线路阻抗的均匀性，给串联电容补偿线路保护尤其是距离保护的设计带来了很大的困难。串联电容补偿装置的设计和应用中普遍采用具有非线性伏-安特性的MOV(Metal Oxide Varistors)并配合空气间隙和旁路开关作为补偿电容的过电压保护。MOV的非线性特性使得MOV导通后整个串补装置的等效阻抗值难以获得，进一步加大了距离保护设计的难度。

传统距离保护应用于串联电容补偿线路存在超越动作问题。为防止超越，现行的解决方案主要分为两类。其一是从距离I段的阻抗定值上躲过，即在整定时考虑串补电容容抗ZC，按线路阻抗ZL与串补电容容抗之和(ZL-j|ZC|)进行整定，当串补容量较大时保护灵敏度可能很低，甚至没有灵敏度；其二，电平检测方案，即假设串补电容上的电压始终为其过电压保护水平，在串补电容之前故障或者在串补电容后故障且串补电容被空气间隙旁路的情况下距离保护依然存在灵敏度不足的问题。因此，现在运行的串联电容补偿线路保护中距离保护往往都是退出的。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种串联电容补偿线路距离保护方法，可有效防止补偿电容之后故障时距离保护超越动作，并且保证补偿电容之前故障快速可靠切除故障，且不受补偿电容安装位置的影响，具有很好的适用性。

为解决上述问题，本发明提供一种基于故障点位置识别的串联电容补偿线路距离保护方法，其特征在于包括以下步骤：

1)电压计算：利用保护安装处的电流电压值通过均匀传输线方程计算出串补电容安装处(电容前)的故障相(相间)电压U_S；

2)故障点位置判别：根据计算得到的U_S和保护安装处的对应的正序电压进行比相，根据比相结果判别故障点相对于补偿电容的位置；

3)保护逻辑：若判为电容前故障则直接开放距离保护，无需任何防超越措施；若判为电容后故障则投入电平检测逻辑。

本发明的有益效果是：本发明的基于故障点位置识别的串联电容补偿线路距离保护方法利用上述步骤可有效防止补偿电容之后故障时距离保护超越动作，并且保证补偿电容之前故障快速可靠切除故障，且不受补偿电容安装位置的影响，具有很好的适用性，并且相对于其他方案很大程度地提高了保护的灵敏度，可靠性高，易于实现。

具体实施方式

保护启动后开始计算串补电容安装处(电容前)的故障相(相间)电压U_S，同时计算出保护安装处故障相(相间)的正序电压U₁，将计算电压U_S和U₁比相，令α＝arg(U_S/U₁)。

当满足180⁰-β<α<180⁰+β时判为电容前故障，其中β为待定的开放范围，根据故障电流大小来自适应。为防止将电容后故障误判为电容前故障β不能设定的过大。但β设定的过小又容易受谐波影响导致将电容前故障误判为电容后故障。根据串补装置等效阻抗计算模型提出根据故障电流的幅值来自适应β角度，在故障电流较大的时候β自动调节得大一些，故障电流较小的时候β自动调节得小一些，既保证了电容后故障时保护的选择性还同时提高了电容前故障时保护的可靠性。具体开放角度如下表所示

 

故障电流β角开放范围I>1.2I_p10度170-190度I>1.4I_p20度160-200度I>2I_p30度150-210度I>3I_p40度140-220度

其中I为故障电流；I_p为串补装置过电压保护MOV导通的电流门槛，可作为保护定值整定。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内容。