CN102830329A - 一种输电线路故障方向计算方法 - Google Patents

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CN102830329A CN2012103108733A CN201210310873A CN102830329A CN 102830329 A CN102830329 A CN 102830329A CN 2012103108733 A CN2012103108733 A CN 2012103108733A CN 201210310873 A CN201210310873 A CN 201210310873A CN 102830329 A CN102830329 A CN 102830329A
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徐振宇
苏志朋
杨政
王萍萍
李程
樊征臻
傅锦发
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Abstract

本发明公开了输电线路维护技术领域中的一种输电线路故障方向计算方法。包括：利用电流互感器测量输电线路发生故障前的电流瞬时值和发生故障后的电流瞬时值；分别根据输电线路发生故障前的电流瞬时值和发生故障后的电流瞬时值计算故障前相负荷电流和故障电流分量；根据故障前相负荷电流和故障电流分量，计算输电线路故障方向。本发明解决了CVT暂态过程对方向元件的影响。

Description

一种输电线路故障方向计算方法
技术领域
本发明属于输电线路维护技术领域，尤其涉及一种输电线路故障方向计算方法。
背景技术
输电线路是电力系统发电、输送电等的基本设备，在电力系统中占有非常重要的地位。输电线路故障时，若不能及时切除或误切除，则对主系统影响较大，容易造成电网解列，以及变压器越级跳闸等重大事故。高压/超高压/特高压线路保护担负输送电的重要任务，是电力系统的重要枢纽。它们造价极为昂贵，一旦因故障而遭到损坏，检修难度大、时间长，对国民经济造成的直接和间接损失十分巨大。这样就对高压/超高压/特高压线路保护装置的选择性、快速性、可靠性、灵敏性提出了更高的要求。方向保护是根据测量故障的方向来反映故障点是正向故障还是反向故障，其性能基本上不受系统运行方式的影响，在复杂电网中都可以有选择性的切除故障，而且具有足够的灵敏性和快速性，所以方向保护一直是高压/超高压/特高压线路保护的主要保护方式。
在高压/超高压/特高压线路广泛采用电容式电压互感器（CVT），CVT的暂态过程对方向元件的故障判断会产生很大的影响，严重时会引起区内故障的拒动和区外故障的误动作。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种输电线路故障方向计算方法，用于解决CVT暂态过程对方向元件的影响。
为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种输电线路故障方向计算方法，其特征是所述方法包括：
步骤1：利用电流互感器测量输电线路发生故障前的电流瞬时值
Figure BDA00002067060600021
和发生故障后的电流瞬时值
Figure BDA00002067060600022
步骤2：分别根据输电线路发生故障前的电流瞬时值
Figure BDA00002067060600023
和发生故障后的电流瞬时值
Figure BDA00002067060600024
计算故障前相负荷电流
Figure BDA00002067060600025
和故障电流分量
Figure BDA00002067060600026
步骤3：根据故障前相负荷电流
Figure BDA00002067060600027
和故障电流分量
Figure BDA00002067060600028
计算输电线路故障方向。
所述步骤3具体包括：
在电力系统送端，当
Figure BDA00002067060600029
时，系统发生正向故障；当
Figure BDA000020670606000210
时，系统发生反向故障；
在电力系统受端，当
Figure BDA000020670606000211
时，系统发生正向故障；当时，系统发生反向故障。
本发明解决了CVT暂态过程对方向元件的影响。
附图说明
图1是输电线路故障方向计算方法流程图；
图2是实施例提供的输电线路方向保护的配置图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图1是输电线路故障方向计算方法流程图。如图1所示，输电线路故障方向计算方法包括：
步骤1：利用电流互感器测量输电线路发生故障前的电流瞬时值
Figure BDA00002067060600031
和发生故障后的电流瞬时值
Figure BDA00002067060600032
通过采集发生故障前后的电容式电压互感器的电流瞬时信号，可以获得发生故障前的电流瞬时值
Figure BDA00002067060600033
和发生故障后的电流瞬时值
步骤2：分别根据输电线路发生故障前的电流瞬时值和发生故障后的电流瞬时值
Figure BDA00002067060600036
计算故障前相负荷电流
Figure BDA00002067060600037
和故障电流分量
根据输电线路发生故障前的电流瞬时值
Figure BDA00002067060600039
利用傅氏算法，采用下述公式（1）和（2）可以计算得到故障前相负荷电流的幅值
Figure BDA000020670606000311
和相角
Figure BDA000020670606000312
Figure BDA000020670606000314
根据发生故障后的电流瞬时值
Figure BDA000020670606000315
利用傅氏算法，采用下述公式（3）和（4）可以计算得到故障电流
Figure BDA000020670606000316
的幅值
Figure BDA000020670606000317
和相角
Figure BDA000020670606000318
Figure BDA000020670606000319
Figure BDA00002067060600041
在上述公式（1）-（4）中，ω1为角速度，T为积分间隔，
Figure BDA00002067060600042
代表三相。
再计算出故障前相负荷电流和故障电流
Figure BDA00002067060600044
后，带入公式
Figure BDA00002067060600045
可以得到故障电流分量
Figure BDA00002067060600046
步骤3：根据故障前相负荷电流
Figure BDA00002067060600047
和故障电流分量
Figure BDA00002067060600048
计算输电线路故障方向。
对于高压/超高压/特高压线路方向保护，CVT暂态过程对方向元件的影响是多方面的，导致方向保护可能会误动作或拒动作。根据本发明线路保护装置对电容式电压互感器的电流波形采样得到电流瞬时值，根据以下关系式判别故障点的方向：
在电力系统送端：
当
Figure BDA00002067060600049
时，系统发生正向故障。
当时，系统发生反向故障。
在电力系统受端：
当
Figure BDA000020670606000411
时，系统发生正向故障。
当
Figure BDA000020670606000412
时，系统发生反向故障。
上述判别公式中，
Figure BDA000020670606000413
为故障前相负荷电流
Figure BDA000020670606000414
和故障电流分量
Figure BDA000020670606000415
之间的角度。
图2是实施例提供的输电线路方向保护的配置图。图2中，jXSM表示等效电源M的等效阻抗，jXSN表示等效电源N的等效阻抗。TV1和TV2表示电压互感器，TA1和TA2表示电流互感器。M、N分别表示M端和N端。k表示故障发生点。对于传统的方向元件由于必须采用电压和电流判别故障方向，因此CVT的暂态过程对方向元件产生严重的影响，可能会引起方向保护的误动和拒动作。
本发明仅采用电流分量可以避免CVT暂态过程对方向保护的影响，能可靠判别故障方向。首先根据保护安装处的电流互感器TA1和TA2测得电容式电压互感器的电流瞬时值，通过傅氏算法求出各电气量的复数形式，然后计算出保护安装处的故障前负荷电流、故障电流等。故障前的负荷电流为：
Figure BDA00002067060600051
故障电流分量为：定义角度为：
Figure BDA00002067060600053
最后根据判据进行故障方向判别，判别依据为：
在电力系统送端：
当时，系统发生正向故障。
当时，系统发生反向故障。
在电力系统受端：
当
Figure BDA00002067060600056
时，系统发生正向故障。
当
Figure BDA00002067060600057
时，系统发生反向故障。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种输电线路故障方向计算方法，其特征是所述方法包括：
步骤1：利用电流互感器测量输电线路发生故障前的电流瞬时值
Figure FDA00002067060500011
和发生故障后的电流瞬时值
Figure FDA00002067060500012
步骤2：分别根据输电线路发生故障前的电流瞬时值
Figure FDA00002067060500013
和发生故障后的电流瞬时值
Figure FDA00002067060500014
计算故障前相负荷电流
Figure FDA00002067060500015
和故障电流分量
Figure FDA00002067060500016
步骤3：根据故障前相负荷电流
Figure FDA00002067060500017
和故障电流分量
Figure FDA00002067060500018
计算输电线路故障方向。
所述步骤3具体包括：
在电力系统送端，当
Figure FDA00002067060500019
时，系统发生正向故障；当
Figure FDA000020670605000110
时，系统发生反向故障；
在电力系统受端，当
Figure FDA000020670605000111
时，系统发生正向故障；当
Figure FDA000020670605000112
时，系统发生反向故障。
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