一种适用于半波长输电线路的单端量自伴随阻抗保护方法

摘要

本发明涉及一种适用于半波长输电线路的单端量自伴随阻抗保护方法，所述方法包括：获取半波长输电线路的继电保护装置安装侧的三相电流和三相电压；判断所述半波长输电线路的启动量是否满足启动条件；确定所述半波长输电线路的变化量阻抗；由所述半波长输电线路的稳态量阻抗和变化量阻抗组成所述半波长输电线路的自伴随阻抗，根据所述半波长输电线路的自伴随阻抗开放所述半波长输电线路的继电保护动作；本发明提供的方法利用半波长输电线路的单端电气量，极为快速可靠地在线路区内故障时进行继电保护动作且线路区外故障不会误动，提高了半波长输电线路的继电保护的可靠性和灵敏度。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，具体涉及一种适用于半波长输电线路的单端 量自伴随阻抗保护方法。

背景技术

半波长交流输电系统属于一种新型的输电系统，其输电距离为3000公里(50Hz)或 2600公里(60Hz)。与常规交流输电相比，半波长输电具有不需要安装无功补偿设备、经济型 极佳、无需装设中间开关站等优点，因而是一种极具潜力的输电方式。

在传统的输电线路上，由于距离保护原理上比较简单，求得的阻抗能正确反映线 路故障后的特征，且保护只需要单端电气量，在故障后能快速可靠动作，因此在输电线路中 作为一种快速保护得到广泛应用。

然而半波长输电线路输电距离极长，分布电容大且线路上不安装无功补偿设备， 线路沿线电压变化极大，根据常规的距离保护原理求得的阻抗已不能反映线路故障特征， 由此构成的距离保护在线路区内外发生故障不能正确动作，因此现有常规的距离保护已不 能适用于半波长输电线路。

发明内容

本发明提供一种适用于半波长输电线路的单端量自伴随阻抗保护方法，其目的是 利用半波长输电线路的单端稳态量阻抗和变化量阻抗，快速可靠地在线路区内故障时进行 继电保护动作且线路区外故障不会误动，提高了半波长输电线路的继电保护的可靠性和灵 敏度。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种适用于半波长输电线路的单端量自伴随阻抗保护方法，其改进之处在于，包 括：

(1)获取半波长输电线路的继电保护装置安装侧的三相电流和三相电压；

(2)判断所述半波长输电线路的启动量是否满足启动条件，若是，则执行步骤(3)， 若否，则结束操作；

(3)确定所述半波长输电线路的稳态量阻抗；

(4)确定所述半波长输电线路的变化量阻抗；

(5)由所述半波长输电线路的稳态量阻抗和变化量阻抗组成所述半波长输电线路 的单端量自伴随阻抗，根据所述半波长输电线路的单端量自伴随阻抗开放所述半波长输电 线路的继电保护动作。

优选的，所述步骤(2)中，启动条件的公式为：

Δf＝(Δi_a-Δi_b)²+(Δi_b-Δi_c)²+(Δi_c-Δi_a)²＞f_set(1)

式(1)中，Δf为所述半波长输电线路的启动量，Δi_a为所述半波长输电线路的继 电保护装置安装侧的当前时刻A相电流与一个周波前A相电流的变化量，Δi_b为所述半波长 输电线路的继电保护装置安装侧的当前时刻B相电流与一个周波前B相电流的变化量，Δi_c为所述半波长输电线路的继电保护装置安装侧的当前时刻C相电流与一个周波前C相电流 的变化量，f_set为所述半波长输电线路的启动量定值。

优选的，所述步骤(3)中，确定所述半波长输电线路的稳态量阻抗的公式为：

$Z_{X\Sigma }=\frac{{\stackrel{·}{U}}_X+{\stackrel{·}{U}}_{X\left[0\right]}}{{\stackrel{·}{I}}_X-{\stackrel{·}{I}}_{X\left[0\right]}}---\left(2\right)$

式(2)中，Z_XΣ为所述半波长输电线路的X相稳态量阻抗，为所述半波长输电线路 的X相电压相量值，为所述半波长输电线路的半个周波前X相电压相量值，为所述半 波长输电线路的X相电流相量值，为所述半波长输电线路的半个周波前X相电流相量 值，X∈{A,B,C}。

优选的，所述步骤(4)中，确定所述半波长输电线路的变化量阻抗的公式为：

${\mathrm{\Delta Z}}_{X\Sigma }=\frac{{\stackrel{·}{U}}_X-{\stackrel{·}{U}}_X^{-T}}{{\stackrel{·}{I}}_X-{\stackrel{·}{I}}_X^{-T}}---\left(3\right)$

式(3)中，ΔZ_XΣ为所述半波长输电线路的X相变化量阻抗，为所述半波长输电线 路的X相电压相量值，为所述半波长输电线路的一个周波前X相电压相量值，为所述 半波长输电线路的X相电流相量值，为所述半波长输电线路的一个周波前X相电流相量 值，X∈{A,B,C}。

优选的，所述步骤(5)中，由所述半波长输电线路的稳态量阻抗和变化量阻抗组成 所述半波长输电线路的单端量自伴随阻抗，根据所述半波长输电线路的单端量自伴随阻抗 开放所述半波长输电线路的继电保护动作包括：

当所述半波长输电线路的X相稳态量阻抗Z_XΣ满足Z_XΣ＜Z_set，且所述半波长输电线 路的X相变化量阻抗ΔZ_XΣ满足ΔZ_XΣ＜ΔZ_set时，所述半波长输电线路的X相启动继电保护动 作，Z_set为所述半波长输电线路的X相稳态量阻抗定值，ΔZ_set为所述半波长输电线路的X相 变化量阻抗定值，X∈{A,B,C}。

本发明的有益效果：

现有技术中，由于半波长输电线路很长，分布电容很大，电气特征独特，常规的单 端量保护如距离保护等已不能区分线路区内外故障，因而不能正确动作，本发明提供的一 种适用于半波长输电线路的单端量自伴随阻抗保护方法，根据故障期间特性，利用半波长 输电线路的单端稳态量阻抗和变化量阻抗，快速可靠地在线路区内故障时进行继电保护动 作且线路区外故障不会误动，提高了半波长输电线路的继电保护的可靠性和灵敏度。

附图说明

图1是本发明提供的一种适用于半波长输电线路的单端量自伴随阻抗保护方法的 流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种适用于半波长输电线路的单端量自伴随阻抗保护方法，如图1 所示，包括：

(1)获取半波长输电线路的继电保护装置安装侧的三相电流和三相电压；

(2)判断所述半波长输电线路的启动量是否满足启动条件，若是，则执行步骤(3)， 若否，则结束操作；

(3)确定所述半波长输电线路的稳态量阻抗；

(4)确定所述半波长输电线路的变化量阻抗；

(5)由所述半波长输电线路的稳态量阻抗和变化量阻抗组成所述半波长输电线路 的单端量自伴随阻抗，根据所述半波长输电线路的单端量自伴随阻抗开放所述半波长输电 线路的继电保护动作。

具体的，所述步骤(2)中，启动条件的公式为：

Δf＝(Δi_a-Δi_b)²+(Δi_b-Δi_c)²+(Δi_c-Δi_a)²＞f_set(1)

式(1)中，Δf为所述半波长输电线路的启动量，Δi_a为所述半波长输电线路的继 电保护装置安装侧的当前时刻A相电流与一个周波前A相电流的变化量，Δi_b为所述半波长 输电线路的继电保护装置安装侧的当前时刻B相电流与一个周波前B相电流的变化量，Δi_c为所述半波长输电线路的继电保护装置安装侧的当前时刻C相电流与一个周波前C相电流 的变化量，f_set为所述半波长输电线路的启动量定值。

其中，一个周波为20ms。

所述步骤(3)中，确定所述半波长输电线路的稳态量阻抗的公式为：

$Z_{X\Sigma }=\frac{{\stackrel{·}{U}}_X+{\stackrel{·}{U}}_{X\left[0\right]}}{{\stackrel{·}{I}}_X-{\stackrel{·}{I}}_{X\left[0\right]}}---\left(2\right)$

式(2)中，Z_XΣ为所述半波长输电线路的X相稳态量阻抗，为所述半波长输电线路 的X相电压相量值，为所述半波长输电线路的半个周波前X相电压相量值，为所述半 波长输电线路的X相电流相量值，为所述半波长输电线路的半个周波前X相电流相量 值，X∈{A,B,C}。

其中，用于代替对侧继电保护装置安装处得到的X相电压相量，用于代替 对侧继电保护装置安装处得到的X相电流相量，因为，故障在本侧时，此时对侧未感受到故 障，因而对侧的电压、电流根据长线方程补偿到本侧时和本侧半个周波前的值相等；

所述步骤(4)中，确定所述半波长输电线路的变化量阻抗的公式为：

${\mathrm{\Delta Z}}_{X\Sigma }=\frac{{\stackrel{·}{U}}_X-{\stackrel{·}{U}}_X^{-T}}{{\stackrel{·}{I}}_X-{\stackrel{·}{I}}_X^{-T}}---\left(3\right)$

式(3)中，ΔZ_XΣ为所述半波长输电线路的X相变化量阻抗，为所述半波长输电线 路的X相电压相量值，为所述半波长输电线路的一个周波前X相电压相量值，为所述 半波长输电线路的X相电流相量值，为所述半波长输电线路的一个周波前X相电流相量 值，X∈{A,B,C}。

所述步骤(5)中，由所述半波长输电线路的稳态量阻抗和变化量阻抗组成所述半 波长输电线路的单端量自伴随阻抗，根据所述半波长输电线路的单端量自伴随阻抗开放所 述半波长输电线路的继电保护动作包括：

当所述半波长输电线路的X相稳态量阻抗Z_XΣ满足Z_XΣ＜Z_set，且所述半波长输电线 路的X相变化量阻抗ΔZ_XΣ满足ΔZ_XΣ＜ΔZ_set时，所述半波长输电线路的X相启动继电保护动 作，Z_set为所述半波长输电线路的X相稳态量阻抗定值，ΔZ_set为所述半波长输电线路的X相 变化量阻抗定值，X∈{A,B,C}。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然 可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何 修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。