CN103337838B - 一种利用相电流之和制动的混合线路行波差动保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用相电流之和制动的混合线路行波差动保护方法。分别根据架空线路—电力电缆混合线路两侧的电压和电流计算线路节点处的正向折射电流行波，将两侧计算得到的电流之差作为继电保护的差动电流，若任何一侧出现任何一相差动电流的基波幅值与该相两侧电流之和的基波幅值之比大于整定值，则判定为区内故障。本发明不受分布电容电流影响，适用于架空线路—电力电缆混合线路；通过相电流之和制动，内部故障时灵敏性高，并能够有效躲过区外故障时的不平衡电流。

Description

一种利用相电流之和制动的混合线路行波差动保护方法

技术领域

本发明涉及一种线路保护方法。

背景技术

近年来，随着城市化建设的不断加快，对电力线路缆化率的要求不断增加。架空电力线路改电缆下地已经成为一种趋势，但对于早期大量已经建设完成的架空电力线路，要求根据规划逐步进行电缆化改造，因此电力电缆和架空线混合线路越来越多地出现在供电网络中。

对于长距离高压、超高压混合线路，其分布电容电流较大，严重影响传统分相电流差动保护的可靠性。有专家提出了行波差动原理，从原理上解决了分布电容对差动保护的影响。但由于混合线路不再是均匀传输线，行波差动保护不能直接应用于混合线路。

发明内容

为解决传统分相电流差动保护和行波差动保护应用于混合线路时存在的问题，本发明提供一种利用相电流之和制动的混合线路行波差动保护方法。本方法提出了分别利用混合线路两侧电气量计算线路中正向折射电流行波的方法，利用两种方法计算得到的正向折射电流行波之差作为差动电流，利用相电流之和进行制动。该方法不受分布电容电流影响，适用于混合线路，能够有效躲过区外故障时的不平衡电流，提高了混合线路保护的可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在架空线路—电力电缆混合线路两侧分别装设继电保护装置，对于每一侧的保护装置，通过采样得到本侧的三相电压值和电流值通过通信得到对侧的三相电压值和电流值其中m和n分别表示本侧和对侧，表示线路的三相。利用相模变换，将两侧的各相电压和电流变换为模域下的电压u_m.x(t)、u_n.x(t)和电流i_m.x(t)、i_n.x(t)，其中x＝α,β,0表示线路的三个模分量。对每一模域，利用m侧电气量计算正向折射电流行波，记为利用n侧电气量计算正向折射电流行波，记为

$i_{m.x}^{+}\left(t\right)=[i_{m.x}\left(t\right)Z_{\mathrm{Cm}}+u_{m.x}\left(t\right)]/(Z_{\mathrm{Cm}}+Z_{\mathrm{Cn}})$

$i_{n.x}^{+}\left(t\right)=[i_{n.x}\left(t\right)+u_{n.x}\left(t\right)/Z_{\mathrm{Cn}}]/2$

$-[-i_{n.x}(t-{2\mathrm{\τ}}_n)+u_{n.x}(t-{2\mathrm{\τ}}_n)/Z_{\mathrm{Cn}}]\·(Z_{\mathrm{Cm}}-Z_{\mathrm{Cn}})/[2\·(Z_{\mathrm{Cm}}+Z_{\mathrm{Cn}})]$

其中：Z_Cm为本侧线路波阻抗，Z_Cn为对侧线路波阻抗，τ_n为行波在对侧至架空线路—电力电缆连接点间的传播延时。

对每一模域，根据以下公式计算该模域下的差动电流值：

$\mathrm{\Δ}{i}_x\left(t\right)=i_{m.x}^{+}\left(t\right)-i_{n.x}^{+}(t+{\mathrm{\τ}}_m+{\mathrm{\τ}}_n)$

其中：τ_m为行波在本侧至架空线路—电力电缆连接点间的传播延时。

利用相模反变换，根据各模域下的差动电流求取各相差动电流对进行滤波得到各相差动电流的基波幅值对各相两侧电流求和，其基波幅值记为如果任何一侧某相出现了即判定为区内故障，其中k为预先设定的可靠系数，k的范围是0<k<1。

本发明的有益效果是，保护方法不受分布电容电流影响，适用于架空线路—电力电缆混合线路；通过相电流之和制动，内部故障时灵敏性高，并能够有效躲过区外故障时的不平衡电流。

具体实施方式

下面通过一个具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

本发明的一种利用相电流之和制动的混合线路行波差动保护方法，包括以下步骤：

在架空线路—电力电缆混合线路两侧分别装设继电保护装置，对于每一侧的保护装置，通过采样得到本侧的三相电压值和电流值通过通信得到对侧的三相电压值和电流值其中m和n分别表示本侧和对侧，表示线路的三相；

利用相模变换，将两侧的各相电压和电流变换为模域下的电压u_m.x(t)、u_n.x(t)和电流i_m.x(t)、i_n.x(t)，其中x＝α,β,0表示线路的三个模分量；

对每一模域，利用m侧电气量计算正向折射电流行波，记为利用n侧电气量计算正向折射电流行波，记为

$i_{m.x}^{+}\left(t\right)=[i_{m.x}\left(t\right)Z_{\mathrm{Cm}}+u_{m.x}\left(t\right)]/(Z_{\mathrm{Cm}}+Z_{\mathrm{Cn}})$

$i_{n.x}^{+}\left(t\right)=[i_{n.x}\left(t\right)+u_{n.x}\left(t\right)/Z_{\mathrm{Cn}}]/2$

$-[-i_{n.x}(t-{2\mathrm{\&tau;}}_n)+u_{n.x}(t-{2\mathrm{\&tau;}}_n)/Z_{\mathrm{Cn}}]\&CenterDot;(Z_{\mathrm{Cm}}-Z_{\mathrm{Cn}})/[2\&CenterDot;(Z_{\mathrm{Cm}}+Z_{\mathrm{Cn}})]$

其中：Z_Cm为本侧线路波阻抗，Z_Cn为对侧线路波阻抗，τ_n为行波在对侧至架空线路—电力电缆连接点间的传播延时；

对每一模域，根据以下公式计算该模域下的差动电流值：

$\mathrm{\&Delta;}{i}_x\left(t\right)=i_{m.x}^{+}\left(t\right)-i_{n.x}^{+}(t+{\mathrm{\&tau;}}_m+{\mathrm{\&tau;}}_n)$

其中：τ_m为行波在本侧至架空线路—电力电缆连接点间的传播延时；

利用相模反变换，根据各模域下的差动电流求取各相差动电流对进行滤波得到各相差动电流的基波幅值对各相两侧电流求和，其基波幅值记为如果任何一侧某相出现了即判定为区内故障，其中k为预先设定的可靠系数，k的范围是0<k<1。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (2)

1.一种利用相电流之和制动的混合线路行波差动保护方法，其特征在于，分别根据架空线路—电力电缆混合线路两侧的电压和电流计算线路节点处的正向折射电流行波，将两侧计算得到的正向折射电流行波之差作为保护装置的差动电流，若任何一侧出现任何一相差动电流的基波幅值与该相两侧相电流之和的基波幅值之比大于整定值，则判定为区内故障，所述的方法包括以下步骤：

在架空线路—电力电缆混合线路两侧分别装设保护装置，对于每一侧的保护装置，通过采样得到本侧的三相电压值和电流值通过通信得到对侧的三相电压值和电流值其中m和n分别表示本侧和对侧，表示线路的三相；

利用相模变换，将两侧的各相电压和电流变换为模域下的电压u_m.x(t)、u_n.x(t)和电流i_m.x(t)、i_n.x(t)，其中x＝α,β,0表示线路的三个模分量；

对每一模域，利用m侧电气量计算正向折射电流行波，记为利用n侧电气量计算正向折射电流行波，记为

$i_{m.x}^{+}\left(t\right)=[i_{m.x}\left(t\right)Z_{\mathrm{Cm}}+u_{m.x}\left(t\right)]/(Z_{\mathrm{Cm}}+Z_{\mathrm{Cn}})$

$\begin{array}{c}{i}_{n.x}^{+}\left(t\right)=[i_{n.x}\left(t\right)+u_{n.x}\left(t\right)/Z_{\mathrm{Cn}}]/2\\ -[-i_{n.x}(t-2{\mathrm{\&tau;}}_n)+u_{n.x}(t-2{\mathrm{\&tau;}}_n)/Z_{\mathrm{Cn}}]\&times;(Z_{\mathrm{Cm}}-Z_{\mathrm{Cn}})/[2\&times;(Z_{\mathrm{Cm}}+Z_{\mathrm{Cn}})]\end{array}$

其中：Z_Cm为本侧混合线路波阻抗，Z_Cn为对侧混合线路波阻抗，τ_n为行波在对侧至架空线路—电力电缆混合线路节点处的传播延时；

对每一模域，根据以下公式计算该模域下的差动电流值：

$\mathrm{\&Delta;}{i}_x\left(t\right)=i_{m.x}^{+}\left(t\right)-i_{n.x}^{+}(t+{\mathrm{\&tau;}}_m+{\mathrm{\&tau;}}_n)$

其中：τ_m为行波在本侧至架空线路—电力电缆混合线路节点处的传播延时；

利用相模反变换，根据各模域下的差动电流Δi_x(t)求取各相差动电流对进行滤波得到各相差动电流的基波幅值对各相两侧相电流求和，其基波幅值记为如果任何一侧，任一相出现了即判定为区内故障，其中k为预先设定的可靠系数。

2.如权利要求1所述的一种利用相电流之和制动的混合线路行波差动保护方法，其特征在于：所述的可靠系数k的范围是0<k<1。