CN101068079A

CN101068079A - 一种基于导纳原理实现输电线路保护的方法

Info

Publication number: CN101068079A
Application number: CN 200710119032
Authority: CN
Inventors: 和敬涵; 李静正; 张�浩
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: North China Electric Power Research Institute Co Ltd; Beijing Jiaotong University
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2027-06-18
Also published as: CN100492802C

Abstract

一种基于导纳原理实现输电线路保护的方法，被保护元件如输电线路两端保护装置使用电压、电流采样值计算电压、电流幅值和相角等保护信息；两侧保护装置通过光纤通信将本侧电压、电流计算结果告知对侧装置；根据导纳算法对被保护元件如输电线路进行计算；若计算结果大于一恒定值则是被保护元件如输电线路正常运行状态或区外故障，保护装置不动作；若计算结果突然降低，小于一恒定值则是被保护元件如输电线路区内故障，保护装置动作，跳开断路器，隔离故障元件，保证电力系统可靠运行。该方法可以用于对架空输电线、输电电缆等重要元件的保护系统。对线路故障情况的反应灵敏，不受系统振荡影响、不受线路分布电容影响。

Description

一种基于导纳原理实现输电线路保护的方法

技术领域

本发明涉及一种基于导纳原理实现输电线路保护的方法，属于电力系统领域，更具体地涉及输电线路继电保护的方法。

背景技术

在电力系统中，输电线路继电保护系统经常使用方向高频保护、相差高频保护及光纤电流差动保护作为主保护。它的拒动(应动作而未动作)和误动(不应动作而动作)，都会造成大面积停电，损坏电力设备，使电能质量不满足要求，给国民经济带来巨大损失。

传统电流差动保护，线路分布电容电流对保护性能有影响。目前电容电流补偿的方法和故障分量的方法都不能取得很好的效果。基于导纳原理实现输电线路保护的方法是采用等效导纳判断故障发生区内还是在区外进而决定是否动作跳闸。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上保护方案中的缺陷，提出了一种基于导纳原理的输电线路保护的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于导纳原理实现输电线路保护的方法，包括以下步骤：

步骤1；被保护元件如输电线路两侧保护装置各自对本侧电压、电流互感器的电压、电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值；

步骤2；保护装置使用电压、电流采样值计算电压、电流的幅值相角等保护信息；

步骤3；保护装置通过光纤通信将本侧电压、电流计算结果告知对侧装置；

步骤4；保护装置根据导纳算法对被保护元件如输电线路进行计算得到等效导纳值Z₀；

步骤5；将Z0值与预先设定的预定值p进行比较。若z₀＞p，则是被保护元件如输电线路正常运行状态或区外故障，保护装置不动作；若z₀＜p，则是被保护元件如输电线路区内故障，保护装置动作，跳开断路器，隔离故障元件，保证电力系统可靠运行。

本发明的有益效果：该方法可以用于对架空输电线、输电电缆等重要元件的保护系统。基于导纳原理实现输电线路保护的方法原理上不受分布电容电流的影响，解决了电容电流影响纵联保护的性能问题。该方法对线路故障情况的反应灵敏，判据裕度大、简单、可靠，能够完全覆盖线路的全长，并且具有不受系统振荡影响的特点；基于导纳原理实现输电线路保护的方法不需要与其他保护算法的配合，减少了中间环节，降低了由于不同保护的相互配合导致的系统复杂度。随着电力系统通信技术的发展，基于导纳原理的输电线路保护方法具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明方法的原理模型图；

图2是本发明方法的流程示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

一种基于导纳原理实现输电线路保护的方法，该方法包括步骤：被保护元件如输电线路(包括架空输电线路或电缆线路)两端保护装置各自对本侧电压、电流互感器的输出波形进行采样得到电压、电流瞬时值；各保护装置使用电压、电流采样值计算电压、电流幅值、相角等保护信息；两侧保护装置通过光纤通信将本侧电压、电流计算结果告知对侧装置；保护装置根据导纳算法对被保护元件如输电线路进行计算；若计算结果大于一恒定值则是被保护元件如输电线路正常运行状态或区外故障，保护装置不动作；若计算结果突然降低，小于一恒定值，则是被保护元件如输电线路区内故障，保护装置动作，跳开断路器，隔离故障元件，保证电力系统可靠运行。

图1是本发明方法的原理模型图。如图1所示，本发明提出的一种基于导纳原理的输电线路保护方法，是通过如下的原理模型实现的：

分别是输电线路两端的电压、电流，Z₀为线路分布电容对地等效阻抗(导纳)，Z₁、Z₂为线路阻抗，Z₁+Z₂＝Z为线路总阻抗。则有：

Z_{0} = [({\overset{\cdot}{U}}_{2} {\overset{\cdot}{I}}_{1} - {\overset{\cdot}{U}}_{1} {\overset{\cdot}{I}}_{2} + {\overset{\cdot}{I}}_{1} {\overset{\cdot}{I}}_{2} (Z_{1} + Z_{2})] / {({\overset{\cdot}{I}}_{1} - {\overset{\cdot}{I}}_{2})}^{2}

由以上推导可以看出，Z₀的计算可以由

及总阻抗推导得出，而与其他参数无关。特别地计算时，只用到Z₁+Z₂＝Z，而与Z₁、Z₂的大小无关。同时，它不需要在实现单独保护功能的时候再配合其他的保护算法来弥补自身的缺陷。方法判据如下：

以输电线路为例，只要线路内部无故障，等效导纳Z₀与输电线路两端的电流、电压无关。电力系统正常运行，Z₀为一恒定值；输电线路内部发生短路故障时，Z₀减小，输电线路外部发生短路故障时，Z₀增大。则有判据如下：

Z₀＜p时为内部故障；

Z₀＞p时为正常运行或被保护线路区外短路。

其中p是等效电容的容抗乘以可靠系数，p＝kX_c，K为可靠系数，K＜1；

其中X_c，线路等效容抗。

图2是本发明方法的流程示意图。如图2所示，本发明提出的一种基于导纳原理的输电线路保护的方法，所述的方法包括如下步骤：

首先从步骤S101开始，保护装置对本侧所有电压、电流进行采样，得到电流的瞬时采样值存入采样队列。

在步骤S102从采样队列中取得采样瞬时值，计算电压、电流幅值和相角。

S103步骤实现线路两端保护信息互传。本侧保护装置通过光纤通信，将保护信息发送到对侧保护装置，并接收对侧保护装置发送来的保护信息。

S104步骤保护装置根据导纳算法对被保护线路进行计算得到等效导纳值Z₀。

S105步骤对计算结果Z₀和预定值p比较判断。

若计算等效导纳值Z₀＞p，表明是正常运行状态或区外故障则进入S107步骤闭锁保护，然后进入S108步骤结束。

若计算等效导纳值Z₀＜p，表明是区内故障则进入S106步骤保护动作，跳开断路器，进入S108步骤结束。

上述的预定值p是根据电力系统元件内部故障和元件外部故障时等效导纳确定的，一般为等效电容的容抗乘以可靠系数，p＝kX_c，K为可靠系数，K＜1。

由于在本发明中实现上述方法是由具体装置的构成，例如对电压电流波形进行采样得到瞬时值、利用通信通道互传保护信息、计算等效导纳以及判断等效导纳是否正常都可以由现有技术中的各个部分来实现，因此，上述的装置在这里没有必要进一步描述。本发明是一种基于导纳原理实现输电线路保护的方法，可以用于对架空输电线、输电电缆等重要元件的保护系统。

根据上述的描述，本领域的技术人员可以对本发明的方法的各个步骤进行合并或分解，这些具体的变化都应当在本发明权利要求书限定的范围之内。

Claims

1.一种基于导纳原理实现输电线路保护的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1；被保护元件输电线路两侧保护装置各自对本侧电压、电流互感器的电压、电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值；

步骤2；两侧保护装置使用电压、电流采样值计算电压、电流的幅值相角等保护信息；

步骤3；两侧保护装置通过光纤通信将本侧电压、电流计算结果告知对侧装置；

步骤5；将Z₀值与预先设定的预定值p进行比较。若z₀＞p，则是被保护元件如输电线路正常运行状态或区外故障，保护装置不动作；若z₀＜p，则是被保护元件如输电线路区内故障，保护装置动作，跳开断路器，隔离故障元件，保证电力系统可靠运行。

2.根据权利要求1所述的一种基于导纳原理实现输电线路保护的方法，其特征是：所述的预定值p是根据电力系统元件内部故障和元件外部故障时等效导纳确定的，一般为等效电容的容抗乘以可靠系数，p＝kX_c，K为可靠系数，K＜1。