CN102064539A - 基于行波测距原理的混合线路自适应重合闸方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于行波测距原理的混合线路自适应重合闸方法，其步骤是：(1)用M和N表示混合线路两端，其中M为电缆端母线，N为架空线端母线，计算波速度归算后的线路总长度L；(2)测得线路故障初始行波浪涌到达两端母线的时间差Δt，计算波速度归算后故障点到线路任一端的距离D_MF或D_NF；(3)根据D_MF或D_NF确定故障区段；(4)当故障点位于架空线区段时，线路保护装置在切除线路故障后启动重合闸，否则闭锁重合闸。本方法实现了混合线路自适应重合闸，提高了供电可靠性，具有广阔的应用前景。

Description

基于行波测距原理的混合线路自适应重合闸方法

技术领域

本发明属于电力系统保护技术领域，特别涉及一种基于行波测距原理的混合线路自适应重合闸方法。

背景技术

随着现代城市建设的发展，城市用电负荷不断增大，现有的架空线路已经无法满足城市发展的需要，而且纵横交错的架空线路也影响城市的整体形象。因此，电缆网络供电取代原有的架空线路供电已成为城市电网发展的必然趋势。随着城市电网的不断改造和升级，城市电缆网络逐步向110kV及以上电压等级发展。由于高压电缆的投资造价相当高，大部分能利用架空线路的路径，一般不采用单纯的电缆供电方式，这就出现了许多高压架空线和电缆的混合线路。

另外，为了解决输电线路跨越大水道和海峡的特殊问题，还出现了超高压架空线-电缆混合线路。比如，海南联网工程就采用了500kV超高压、长距离和较大容量的架空线-海底电缆混合输电线路。

架空线故障绝大部分为瞬时性故障，而电缆故障大部分是由于制造上的瑕疵或经过一段时间的使用使得绝缘下降等原因造成的永久性故障。为了提高供电可靠性，一般都会采用自动重合闸。但对于永久性故障，重合闸会造成对系统的再一次冲击，从而影响系统的稳定运行。这就要求对架空线-电缆混合线路，当故障发生在架空线区段时应实施重合闸操作，而故障发生在电缆区段时则不能实施重合闸操作。

对于架空线-电缆混合线路，采用常规的重合闸方法不能预先判断故障点所在线路区段，因而重合闸动作行为不具有选择性。为此，在许多地方不得不将重合闸停用，这显然大大降低了混合线路的供电可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷、适应于电力系统混合线路的自适应重合闸方法。其技术方案为：

一种基于行波测距原理的混合线路自适应重合闸方法，其特征在于采用以下步骤：(1)用M和N表示混合线路两端，用P表示电缆与架空线的连接点，MP段为电缆，NP段为架空线，用F表示故障点，用L_C和L_O分别表示电缆段和架空线段的长度，用v_C和v_O分别表示暂态行波在电缆和架空线中的传播速度，用t_M和t_N分别表示线路故障初始行波浪涌到达M端和N端母线的绝对时刻，ΔL表示距离测量裕度，ΔL＞0，计算将架空线波速度归算到电缆波速度后的线路总长度(2)当线路故障时测得t_M与t_N，计算Δt＝t_M-t_N，并计算归算后故障点到M端的距离

(3)当D_MF≤L_C时，判定故障点位于电缆区段。当D_MF＞L_C时，求得故障点到P点的实际距离

若D_PF＞ΔL，判定故障点位于架空线区段，否则判定故障点位于电缆区段；(4)当判定故障点位于架空线区段时，线路保护装置在切除线路故障后启动重合闸，否则闭锁重合闸。

实现本发明目的的另一种基于行波测距原理的混合线路自适应重合闸方法，其特征在于采用以下步骤：(1)用M和N表示混合线路两端，用P表示电缆与架空线的连接点，MP段为电缆，NP段为架空线，用F表示故障点，用L_C和L_O分别表示电缆段和架空线段的长度，用v_C和v_O分别表示暂态行波在电缆和架空线中的传播速度，用t_M和t_N分别表示线路故障初始行波浪涌到达M端和N端母线的绝对时刻，ΔL表示距离测量裕度，ΔL＞0，计算将电缆波速度归算到架空线波速度后的线路总长度

(2)当线路故障时测得t_M与t_N，计算Δt＝t_N-t_M，并计算归算后故障点到N端的距离

(3)当D_NF＜L_O-ΔL时，判定故障点位于架空线区段，否则判定故障点位于电缆区段；(4)当判定故障点位于架空线区段时，线路保护装置在切除线路故障后启动重合闸，否则闭锁重合闸。

工作原理为：用波速度归一化方法，通过对电缆或架空线长度的归算，将电缆与架空线中暂态行波的传播速度归算到同一数值。然后，在波速度相同的情况下，利用双端行波测距原理进行故障测距，并在考虑一定测量裕度的前提下判断故障区段。若故障点位于架空线区段，则允许重合闸，否则闭锁重合闸。

本发明与现有技术相比，实现了混合线路的自适应重合闸。采用本发明，混合线路微机保护系统在线路发生故障后可以有选择性地实施重合闸操作，提高了混合线路供电可靠性和系统运行稳定性，因而本发明具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例1的故障初始行波浪涌传播示意图。

图2是本发明实施例2的故障初始行波浪涌传播示意图。

图中：MP为电缆，PN为架空线，P为架空线与电缆的连接点，F为故障点，L_C和L_O分别表示电缆段和架空线段的长度，t_M和t_N分别为线路故障初始行波浪涌到达M端和N端母线的绝对时刻。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：用M和N表示混合线路两端，用P表示电缆与架空线的连接点，MP段为电缆，NP段为架空线，用F表示故障点。电缆段长度L_C＝7.8km，架空线段长度L_O＝25km，暂态行波在电缆中的传播速度v_C＝172km/ms，暂态行波在架空线中的传播速度v_O＝295km/ms。用t_M和t_N分别表示线路故障初始行波浪涌到达M端和N端母线的绝对时刻，ΔL表示距离测量裕度，取ΔL＝0.5km。假设t＝0时刻混合线路MN发生故障，故障点F位于电缆区段内，它到M端的距离为4km。

用第一种方法实现：

步骤1、计算将架空线波速度归算到电缆波速度后的线路总长度

步骤2、测得t_M＝0.023ms和t_N＝0.107ms，Δt＝t_M-t_N＝-0.084(ms)，计算归算后故障点到M端的距离

步骤3、D_MF＜L_C，判定故障点位于电缆区段；

步骤4、混合线路MN的保护装置在切除线路故障后闭锁重合闸。

用第二种方法实现：

步骤1、计算将电缆波速度归算到架空线波速度后的线路总长度

步骤2、测得t_M＝0.023ms和t_N＝0.107ms，Δt＝t_N-t_M＝0.084(ms)，计算归算后故障点到N端的距离

步骤3、D_NF＞L_O-ΔL＝24.5(km)，判定故障点位于电缆区段；

步骤4、混合线路MN的保护装置在切除线路故障后闭锁重合闸。

实施例2：用M和N表示混合线路两端，用P表示电缆与架空线的连接点，MP段为电缆，NP段为架空线，用F表示故障点。电缆段长度L_C＝7.8km，架空线段长度L_O＝25km，暂态行波在电缆中的传播速度v_C＝172km/ms，暂态行波在架空线中的传播速度v_O＝295km/ms。用t_M和t_N分别表示线路故障初始行波浪涌到达M端和N端母线的绝对时刻，ΔL表示距离测量裕度，取ΔL＝0.5km。假设t＝0时刻混合线路MN发生故障，故障点F位于架空线区段内，它到N端的距离为10km。

用第一种方法实现：

步骤1、计算将架空线波速度归算到电缆波速度后的线路总长度

步骤2、测得t_M＝0.096ms和t_N＝0.034ms，Δt＝t_M-t_N＝0.062(ms)，计算归算后故障点到M端的距离

步骤3、由于D_MF＞L_C，故进一步计算故障点到P点的实际距离：

$D_{\mathrm{PF}}=\frac{(D_{\mathrm{MF}}-L_C)V_O}{v_C}=14.956\left(\mathrm{km}\right)$

D_PF＞ΔL，判定故障点位于架空线区段；

步骤4、混合线路MN的保护装置在切除线路故障后启动重合闸。

用第二种方法实现：

步骤1、计算将电缆波速度归算到架空线波速度后的线路总长度

步骤2、测得t_M＝0.096ms和t_N＝0.034ms，Δt＝t_N-t_M＝-0.062(ms)，计算归算后故障点到N端的距离

步骤3、D_NF＜L_O-ΔL＝24.5(km)，判定故障点位于架空线区段；

步骤4、混合线路MN的保护装置在切除线路故障后启动重合闸。

Claims (2)

1.一种基于行波测距原理的混合线路自适应重合闸方法，其特征在于采用以下步骤：(1)用M和N表示混合线路两端，用P表示电缆与架空线的连接点，MP段为电缆，NP段为架空线，用F表示故障点，用L_C和L_O分别表示电缆段和架空线段的长度，用v_C和v_O分别表示暂态行波在电缆和架空线中的传播速度，用t_M和t_N分别表示线路故障初始行波浪涌到达M端和N端母线的绝对时刻，ΔL表示距离测量裕度，ΔL＞0，计算将架空线波速度归算到电缆波速度后的线路总长度

(2)当线路故障时测得t_M与t_N，计算Δt＝t_M-t_N，并计算归算后故障点到M端的距离

(3)当D_MF≤L_C时，判定故障点位于电缆区段。当D_MF＞L_C时，求得故障点到P点的实际距离

若D_PF＞ΔL，判定故障点位于架空线区段，否则判定故障点位于电缆区段；(4)当判定故障点位于架空线区段时，线路保护装置在切除线路故障后启动重合闸，否则闭锁重合闸。

2.一种基于行波测距原理的混合线路自适应重合闸方法，其特征在于采用以下步骤：(1)用M和N表示混合线路两端，用P表示电缆与架空线的连接点，MP段为电缆，NP段为架空线，用F表示故障点，用L_C和L_O分别表示电缆段和架空线段的长度，用v_C和v_O分别表示暂态行波在电缆和架空线中的传播速度，用t_M和t_N分别表示线路故障初始行波浪涌到达M端和N端母线的绝对时刻，ΔL表示距离测量裕度，ΔL＞0，计算将电缆波速度归算到架空线波速度后的线路总长度(2)当线路故障时测得t_M与t_N，计算Δt＝t_N-t_M，并计算归算后故障点到N端的距离

(3)当D_NF＜L_O-ΔL时，判定故障点位于架空线区段，否则判定故障点位于电缆区段；(4)当判定故障点位于架空线区段时，线路保护装置在切除线路故障后启动重合闸，否则闭锁重合闸。

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