CN103346540B - 一种采用相电流制动的混合线路行波差动保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用相电流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混合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本侧电流基波幅值之比大于整定值，同时该相本侧电流基波幅值大于0，则判定为区内故障。本发明适用于架空线路—电力电缆混合线路，不受分布电容电流影响；通过相电流制动，能够有效躲过线路空充时的不平衡电流，防止保护的误动作。

Description

一种采用相电流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

随着我国的城市化建设不断加快，根据城市规划的要求，电力电缆越来越多的应用在城市电网中，并逐渐出现了一些架空线路—电力电缆混合线路。混合线路的保护配置与常规线路有着很大的不同。

电力电缆相较于相同电压等级的架空线路具有更大的分布电容电流，电流差动保护的性能受到严重影响。而由于混合线路的波阻抗不再均匀，基于单一线路推导出的行波差动保护判据也无法直接应用在混合线路上。

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，本发明提供一种采用相电流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，采用相电流作为制动电流。该方法不受分布电容电流影响，适用于混合线路，能够有效躲过线路空充时的不平衡电流，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)=\[i_{m.x}\left(t\right)Z_{Cm}+u_{m.x}\left(t\right)\]/(Z_{Cm}+Z_{Cn})$

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

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：

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

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Δi_x(t)求取各相差动电流对进行滤波即得到差动电流的基波幅值每侧保护对本侧电流采样值进行滤波得到本侧各相电流的基波如果任何一侧某相出现了同时即判定为区内故障，其中k为预先设定的可靠系数，k的范围是1<k<2。

本发明的有益效果是，保护方法适用于架空线路—电力电缆混合线路，不受分布电容电流影响；通过相电流制动，能够有效躲过线路空充时的不平衡电流，防止保护的误动作。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案做进一步的说明。

本发明的一种采用相电流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

$i_{m.x}^{+}\left(t\right)=\&lsqb;i_{m.x}\left(t\right)Z_{Cm}+u_{m.x}\left(t\right)\&rsqb;/(Z_{Cm}+Z_{Cn})$

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

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Δi_x(t)求取各相差动电流对进行滤波即得到差动电流的基波幅值每侧保护对本侧电流采样值进行滤波得到本侧各相电流的基波如果任何一侧某相出现了同时即判定为区内故障，其中k为预先设定的可靠系数，k的范围是1<k<2。

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)

1.一种采用相电流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混合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本侧电流基波幅值之比大于预先设定的可靠系数，同时该相本侧电流基波幅值大于0，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

$i_{m.x}^{+}\left(t\right)=\&lsqb;i_{m.x}\left(t\right)Z_{Cm}+u_{m.x}\left(t\right)\&rsqb;/(Z_{Cm}+Z_{Cn})$

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

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Δi_x(t)求取各相差动电流对进行滤波即得到差动电流的基波幅值每侧保护对本侧电流采样值进行滤波得到本侧各相电流的基波如果任何一侧某相出现了同时即判定为区内故障，其中k为预先设定的可靠系数。

2.如权利要求1所述的一种采用相电流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1<k<2。