CN101771268B - 适用于t型接线输电线路的纵联保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于T型接线输电线路的纵联保护方法，设置有：(1)快速启动元件：|i_k-i_k-N|＞K_s*|i_k-N-i_k-2N|+I_mk，N为每周期的采样点数，I_mk为固定门槛，当T型接线输电线路三端电流中的任一相满足条件时，该快速启动元件动作；(2)保护动作判据：

其中

和分别为T型接线的输电线路母线m、n、p处的故障电压分量和故障电流分量，

为m、n、p处流过的稳态电流，K_rel为可靠系数，Z_C为线路的等值容抗，I_set为电流设定值，

为三端输电线路的稳态差动电流。该方法使得T型接线输电线路纵联保护的灵敏度不受故障电流和穿越性电流的影响，提高了灵敏度。

Description

适用于T型接线输电线路的纵联保护方法

技术领域

本发明涉及一种适用于T型接线输电线路的纵联保护方法，属于电学领域。

背景技术

电流差动保护原理是在本世纪初提出的，由于其原理简单、性能可靠而被广泛用作电力系统的发电机、变压器、母线和大型电动机等元件的主保护。电流差动保护原理在电力线路上的应用，最早就是传统的导引线保护，它可作为高中压电网中的短距离线路的全线速动主保护，对于中长距离的输电线路，由于难以测量线路对端的电流，而在相当长时间内，难以应用电流差动保护原理。

随着微波通信技术、光纤通信技术的发展和其在电力系统通信中的逐渐应用，出现了输电线路的微波电流差动保护和光纤电流差动保护，保护配设有专用的微波通道或光缆，解决了两端或多端线路各端信息的传递和交换问题，如今光纤电流差动保护已成为输电线路包括T型接线输电线路的主保护中应用最多的一种保护。

目前应用于T型接线输电线路的差动保护方法主要有基于工频正弦量的全电流相量差动保护方法与基于故障分量电流的T型接线线路差动保护方法。由于全电流相量差动保护的差动保护判据中引入了负荷电流，降低了区内故障的灵敏度，在高阻故障并伴随有大负荷送出时保护有可能拒动；而基于故障分量电流的T型接线线路差动保护方法在三端系统发生内部故障且某侧有故障电流流出的情况下，由于穿越性电流的影响，与内部故障时无故障电流流出的情况相比，虽然动作量不变，但制动量却增大了，在这种情况下保护也有可能会出现拒动。目前输电线路分相电流差动保护并未考虑分布电容电流的影响以及T型接线输电线路的差动保护方法上的一些缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于T型接线输电线路的纵联保护方法，以对T型接线输电线路的差动保护方法的保护判据进行改进。

为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种适用于T型接线输电线路的纵联保护方法，该保护方法如下：

(1)该纵联保护的快速启动元件为

|i_k-i_k-N|＞K_s*|i_k-N-i_k-2N|+I_mk

式中，i_k、i_k-N、i_k-2N分别为第k次采样、k-N次采样、k-2N次采样时刻的A、B、C三相中的某相电流值，N为每周期的采样点数，I_mk为固定门槛，取电流互感器二次额定电流的0.2倍，即I_mk＝0.2Ie，K_s为浮动门槛可靠系数，T型接线输电线路三端电流中的任一相满足条件，该快速启动元件动作；

(2)T型接线的输电线路纵联保护的动作判据为：

$\left\{\begin{array}{c}\left|{\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}\right|<K_{\mathrm{rel}}*Z_C*\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|\\ \left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{set}}\end{array}\right.$

式中， $\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p,$ $\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_p,$ ${\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}={\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_p,$

和

分别为T型接线的输电线路母线m、n、p处的故障电压分量和故障电流分量，

为m、n、p处流过的稳态电流，K_rel为可靠系数，Z_C为线路的等值容抗，I_set为电流设定值，其整定按躲过线路的电容电流，并留有一定裕度，

为三端输电线路的稳态差动电流， $\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{set}}$ 作为T型接线输电线路纵联保护的辅助判据， $\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}\right|<K_{\mathrm{rel}}*Z_C*\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|$ 作为主判据，以上两式同时满足后保护动作。

该适用于T型接线输电线路的纵联保护方法的浮动门槛可靠系数K_s取值为1.25。

该适用于T型接线的输电线路的纵联保护方法的可靠系数K_rel取值在0.5-0.6。

该适用于T型接线的输电线路的纵联保护方法的线路的等值容抗Z_C取T型三端输电线路的三条支路等值容抗的最小值，即Z_C＝min{Z_cm，Z_cn，Z_cp}，Z_cm、Z_cn和Z_cp分别为T型线路上三条支路的等值容抗。

该适用于T型接线输电线路的纵联保护方法的电流设定值I_set取值为电流互感器二次电流等于0.1安。

与现有T型接线输电线路保护方法相比，本发明的保护方法具有以下特点：

(1)该保护方法增设了采用浮动门槛的电流变化量快速启动元件，当T型接线输电线路上发生某端空投、区外故障以及区内故障时，该快速元件不受CT饱和的影响快速启动。在空投及区外故障时，由于负荷电流为穿越性电流，纵联保护动作判据的辅助判据 $\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{set}}$ 不成立，

在理论上反映了线路的等值容抗，其大小介于三条支路中的最大容抗值与最小容抗值之间，纵联保护动作判据的主判据 $\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}\right|<K_{\mathrm{rel}}*Z_C*\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|$ 也不成立，保护不动作。

(2)当T型接线输电线路上发生区内金属性故障时，启动元件迅速起动，反映的是系统阻抗和线路阻抗，模值很小，动作判据的主判据成立，动作判据的辅助判据 $\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{set}}$ 也成立，保护可靠动作。

(3)当T型接线输电线路三端都装有并联电抗器时，由于电抗器的阻抗要比系统电源阻抗和线路阻抗大得多，区内故障时，流过并联电抗器的差动电流很小，可以忽略，动作判据的主判据与辅助判据都成立，保护可靠动作；区外故障时，由于输电线路一般采用欠补偿，即当并联电抗器投入运行后，线路上的差动电流依然是电容电流，相对于其未投入时的情况，发生外部故障时，的模值增大了，其可靠性更高，辅助判据与主判据都不满足，保护不动作。

(4)当T型线路发生区内高阻接地故障时，其动作量

仅与系统阻抗和线路阻抗有关，与故障时的过渡电阻无关，动作判据的主判据容许过渡电阻的能力大大提高，而动作判据的辅助判据 $\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{set}}$ 对区内高阻接地故障也有足够的灵敏度，因此在区内高阻接地故障时保护可靠动作。

(5)在T型线路内部发生故障而有电流流出的情况下，由于流出电流为穿越性电流，它会使得制动电流增大，而差动电流不受影响，所提出的T型接线输电线路的纵联保护方法，由于其动作判据的主判据及辅助判据都只与差动电流有关，与制动电流无关，在这种情况下，该方法的保护性能不会受到任何影响，仍然能可靠、灵敏地动作。

附图说明

图1为本发明的T型接线输电线路的纵联保护方法在T型线路上发生区内故障时的保护动作情况分析；

图2为本发明的T型接线输电线路的纵联保护方法在T型线路上发生区外故障时的保护动作情况分析；

图3为本发明的T型接线输电线路的纵联保护方法在T型线路三端都装有并联电抗器且并联电抗器可投切时的保护动作情况分析。

具体实施方式

如图1示，当T型接线输电线路内部发生故障时，设故障点为m支路上的F点，其中m支路上的线路阻抗Z_lm＝Z_lm1+Z_lm2，过渡电阻为R_F。

首先将故障点两端的阻抗进行等效，令：Z₁＝Z_lm1+Z_lms，Z_n＝Z_ln+Z_ns，Z_p＝Z_lp+Z_ps，Z₂＝(Z_ln+Z_ns)//(Z_lp+Z_ps)＝Z_n//Z_p，Z₃＝Z_lm2+Z₂。

可得故障电流：

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_F=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_F/(R_F+Z_1//Z_3)$

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_F\&times;\frac{Z_3}{Z_1+Z_3}\&times;Z_{\mathrm{ms}}$

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_F\&times;\frac{Z_1}{Z_1+Z_3}\&times;\frac{Z_p}{Z_n+Z_p}\&times;Z_{\mathrm{ns}}$

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_F\&times;\frac{Z_1}{Z_1+Z_3}\&times;\frac{Z_n}{Z_n+Z_p}\&times;Z_{\mathrm{ps}}.$

而 $\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_p=-\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_F,$ 代入上面式子，可得：

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p$

$=-\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\&times;(\frac{Z_3}{Z_1+Z_3}\&times;Z_{\mathrm{ms}}+\frac{Z_1}{Z_1+Z_3}\&times;\frac{Z_p}{Z_n+Z_p}\&times;Z_{\mathrm{ns}}+\frac{Z_1}{Z_1+Z_3}\&times;\frac{Z_n}{Z_n+Z_p}\&times;Z_{\mathrm{ps}})$

$=-\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\&times;[\frac{Z_3}{Z_1+Z_3}\&times;Z_{\mathrm{ms}}+\frac{Z_1}{Z_1+Z_3}\&times;(\frac{Z_p}{Z_n+Z_p}\&times;Z_{\mathrm{ns}}+\frac{Z_n}{Z_n+Z_p}\&times;Z_{\mathrm{ps}})]$

$=-\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\&times;[\frac{Z_3}{Z_1+Z_3}\&times;Z_{\mathrm{ms}}+\frac{Z_1}{Z_1+Z_3}\&times;\frac{Z_p{Z}_{\mathrm{ns}}+Z_n{Z}_{\mathrm{ps}}}{Z_n+Z_p}]$

令 $Z_{\mathrm{cd}}=-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}},$ 由于Z_n＞Z_ns，Z_p＞Z_ps，因此有

$\frac{Z_p{Z}_{\mathrm{ns}}+Z_n{Z}_{\mathrm{ps}}}{Z_n+Z_p}<\frac{Z_p{Z}_n+Z_n{Z}_p}{Z_n+Z_p}=\frac{2Z_p{Z}_n}{Z_n+Z_p}=2(Z_n//Z_p)=2Z_2$

$Z_{\mathrm{cd}}<[\frac{Z_3}{Z_1+Z_3}\&times;Z_{\mathrm{ms}}+\frac{Z_1}{Z_1+Z_3}\&times;2Z_2]=\frac{Z_3{Z}_{\mathrm{ms}}+{2Z}_1{Z}_2}{Z_1+Z_3}$

已知Z_ms＜Z₁，Z₂＜Z₃，因此， $Z_{\mathrm{cd}}<\frac{Z_3{Z}_{\mathrm{ms}}+2Z_1{Z}_2}{Z_1+Z_3}<\frac{Z_3{Z}_1+2Z_1{Z}_3}{Z_1+Z_3}=3(Z_1//Z_3)$

即 $Z_{\mathrm{cd}}=-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}}<\min \{3Z_1,3Z_3\},$ $\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}\right|<\min \{3Z_1,3Z_3\}*\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|<K_{\mathrm{rel}}*Z_C*\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|$

同时，由于 $\left|\mathrm{\&Delta;}{I}_{\mathrm{cd}}\right|=|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_p|=|-\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_F|.>I_{\mathrm{set}},$

所以， $\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{set}}$

由此可见，当T型接线输电线路内部故障时，

反映的是系统阻抗和线路阻抗，相比于线路外部故障时的计算得到的线路等值容抗，模值很小，同时由于内部故障时故障电流变化量远大于电流设定值，保护可靠动作；即使发生高阻接地故障，由于

仅与系统阻抗和线路阻抗有关，与故障时的过渡电阻无关，且故障电流变化量大于电流设定值，动作判据中的主判据与辅助判据都满足，保护仍能可靠动作；在内部发生故障而有电流流出的情况下，由于流出电流为穿越性电流，它会使得制动电流增大，而差动电流不受影响，由于动作判据的主判据及辅助判据都只与差动电流有关，与制动电流无关，因此保护仍能可靠灵敏地动作。

如图2示，当T型接线输电线路发生区外故障时，差动电流全部由电容电流构成，图中

分别为流过三端线路等效电容的故障分量电流，Z_cm、Z_cn和Z_cp分别为T型接线线路上三条支路的等值容抗。

故障分量差动电流为：

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_p=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cm}}+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cn}}+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cp}}$

$=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m/Z_{\mathrm{cm}}+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n/Z_{\mathrm{cn}}+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p/Z_{\mathrm{cp}}$

若假设Z_cm＝max{Z_cm，Z_cn，Z_cp}，Z_cp＝min{Z_cm，Z_cn，Z_cp}，且k₁＝Z_cm/Z_cn，k₂＝Z_cm/Z_cp，k₃＝Z_cn/Z_cp，易知，k₁，k₂，k₃均为大于1的实数。

因此，有：

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m}{Z_{\mathrm{cm}}}+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n}{Z_{\mathrm{cn}}}+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p}{Z_{\mathrm{cp}}}=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m}{Z_{\mathrm{cm}}}+\frac{k_1\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n}{k_1{Z}_{\mathrm{cn}}}+\frac{k_2\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p}{k_2{Z}_{\mathrm{cp}}}$

$=\frac{(\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m+k_1\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n+k_2\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p)}{Z_{\mathrm{cm}}}$

由于1＜k₁＜k₂， $\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}=(\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p)<(\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m+k_1\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n+k_2\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p)$

所以， $\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}/\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}<(\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m+k_1\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n+k_2\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p)/\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}=Z_{\mathrm{cm}},$ 又因为

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m}{Z_{\mathrm{cm}}}+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n}{Z_{\mathrm{cn}}}+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p}{Z_{\mathrm{cp}}}=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m/k_2}{Z_{\mathrm{cm}}/k_2}+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n/k_3}{Z_{\mathrm{cn}}/k_3}+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p}{Z_{\mathrm{cp}}}$

$=\frac{(\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m/k_2+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n/k_3+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p)}{Z_{\mathrm{cp}}}$

而 $\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}=(\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p)>(\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m/k_2+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n/k_3+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p),$

所以， $\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}/\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}>(\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m/k_2+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n/k_3+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p)/\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}=Z_{\mathrm{cp}}$

综上可知， $Z_{\mathrm{cp}}<\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}/\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}<Z_{\mathrm{cm}}$

即 $\min \{Z_{\mathrm{cm}},Z_{\mathrm{cn}},Z_{\mathrm{cp}}\}<\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}/\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}<\max \{Z_{\mathrm{cm}},Z_{\mathrm{cn}},Z_{\mathrm{cp}}\}$

同时，由于区外故障时故障电流为穿越性电流，其故障分量差动电流为母线电压的变化量在线路分布电容上造成的电流变化量引起的，由于线路的等值容抗很大，其对动作判据的辅助判据产生的影响可以忽略不计，即 $\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{set}}$ 不成立。

因此，T型接线输电线路上发生区外故障时，

反映线路的等值容抗，其大小介于三条支路中的最大容抗值与最小容抗值之间，相对于系统阻抗和线路阻抗，它是一个较大的数值，同时，三端输电线路的稳态差动电流也小于保护电流设定值，保护不动作。

如图3示，若T型接线输电线路三端都装有并联电抗器，由于电抗器的阻抗要比系统电源阻抗和线路阻抗大得多，区内故障时，流过并联电抗器的故障分量差动电流很小，因此可以忽略电抗器的影响，即当线路上安装电抗器后，仍如前面分析，内部故障时故障相对应的

反映系统阻抗和线路阻抗，其值较小，动作判据 $\left\{\begin{array}{c}\left|{\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}\right|<K_{\mathrm{rel}}*Z_C*\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|\\ \left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{set}}\end{array}\right.$ 满足，保护可靠动作。

若装有并联电抗器的T型线路上发生区外故障时，其短路附加状态如图3，图中，Z_Lm，Z_Ln和Z_Lp分别为三条支路上加装的并联电抗器的阻抗，当T型线路上发生外部故障时，令Z_cd0、Z_cd1分别为电抗器退出运行及投入运行时的等值阻抗。当电抗器退出运行时，与图2分析类似，其等值阻抗 $\min \left\{\right|Z_{\mathrm{cm}}|,|Z_{\mathrm{cn}}|,|Z_{\mathrm{cp}}\left|\right\}<\left|Z_{\mathrm{cd}0}\right|=\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}\right|/\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|<\max \left\{\right|Z_{\mathrm{cm}}|,|Z_{\mathrm{cn}}|,|Z_{\mathrm{cp}}\left|\right\}.$ 当电抗器投入运行时，

$\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_p$

$=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m/(Z_{\mathrm{cm}}//Z_{\mathrm{Lm}})+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n/(Z_{\mathrm{cn}}//Z_{\mathrm{Ln}})+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p/(Z_{\mathrm{cp}}//Z_{\mathrm{Lp}})$

令Z′_cm＝Z_cm//Z_Lm，Z′_cn＝Z_cn//Z_Ln，Z′_cp＝Z_cp//Z_Lp，同图2分析类似，可得：

$\min \left\{\right|Z_{\mathrm{cm}}^{\&prime;}|,|Z_{\mathrm{cn}}^{\&prime;}|,|Z_{\mathrm{cp}}^{\&prime;}\left|\right\}<\left|Z_{\mathrm{cd}1}\right|=\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}\right|/\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|<\max \left\{\right|Z_{\mathrm{cm}}^{\&prime;}|,|Z_{\mathrm{cn}}^{\&prime;}|,|Z_{\mathrm{cp}}^{\&prime;}\left|\right\}$

由于输电线路一般采用欠补偿，即当并联电抗器投入运行后，线路上的差动电流依然是电容电流，由此可知各支路均有ωc＞1/ωL。所以，|Z′_cm|＝1/[(ωc_m-1/ωL_m)]＞|Z_cm|＝1/ωc_m，|Z′_cn|＝1/[(ωc_n-1/ωL_n)]＞|Z_cn|＝1/ωc_n，|Z′_cp|＝1/[(ωc_p-1/ωL_p)]＞|Z_cp|＝1/ωc_p，显然|Z_cd1|＞|Z_cd0|，即当电抗器投入运行后，相对于其未投入时的情况，发生外部故障时，

的模值增大了，其差动电流变化量

也比电抗器未投入时有所减小。

因此，对于装有并联电抗器的线路，如果定值Z_C按照电抗器退出运行时的情况来整定，则当电抗器退出运行时，区内、区外故障时保护的动作情况如同图1、图2的分析；当电抗器投入运行时，区内故障的灵敏度不会受影响，而且外部故障时的安全性更高。

Claims (5)

1.一种适用于T型接线输电线路的纵联保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)该纵联保护的快速启动元件动作条件为

|i_k-i_k-N|＞K_s*|i_k-N-i_k-2N|+I_mk

式中，i_k、i_k-N、i_k-2N分别为第k次采样、k-N次采样、k-2N次采样时刻的A、B、C三相中的某相电流值，N为每周期的采样点数，I_mk为固定门槛，取电流互感器二次额定电流的0.2倍，即I_mk＝0.2I_e，K_s为浮动门槛可靠系数，T型接线输电线路三端电流中的任一相满足条件，所述快速启动元件动作；

(2)T型接线的输电线路纵联保护的动作判据为：

$\left\{\begin{array}{c}\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}\right|<K_{\mathrm{rel}}*Z_C*\left|\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|\\ \left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{cd}}\right|>I_{\mathrm{set}}\end{array}\right.$

式中， $\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{cd}}=\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_m+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_n+\mathrm{\&Delta;}{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_p,{\mathrm{\&Delta;i}}_{\mathrm{cd}}={\mathrm{\&Delta;i}}_m+{\mathrm{\&Delta;i}}_n+{\mathrm{\&Delta;i}}_p,i_{\mathrm{cd}}=i_m+i_n+i_p,$

和

分别为T型接线的输电线路三端m、n、p处的故障电压分量和故障电流分量，

为m、n、p处流过的稳态电流，K_rel为可靠系数，Z_C为线路的等值容抗，I_set为电流设定值，其整定按躲过线路的电容电流并留有一定裕度，为三端输电线路的稳态差动电流，

作为T型接线输电线路纵联保护的辅助判据，

作为主判据，以上两式同时满足后保护动作。

2.根据权利要求1所述的适用于T型接线输电线路的纵联保护方法，其特征在于，其浮动门槛可靠系数K_s取值为1.25。

3.根据权利要求1所述的适用于T型接线输电线路的纵联保护方法，其特征在于，其可靠系数K_rel取值在0.5-0.6。

4.根据权利要求1所述的适用于T型接线输电线路的纵联保护方法，其特征在于，线路的等值容抗Z_C取T型接线输电线路的三条支路等值容抗的最小值，即Z_C＝min{Z_cm，Z_cn，Z_cp}，Z_cm、Z_cn和Z_cp分别为T型线路上三条支路的等值容抗。

5.根据权利要求1所述的适用于T型接线输电线路的纵联保护方法，其特征在于，电流设定值I_set取值为电流互感器二次电流等于0.1安。

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