CN105703339A - 特高压交流输电线路单相接地电压相位保护方法 - Google Patents

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姚志涵
陈敏
蔡方伟
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Putian Power Supply Co of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured

Abstract

本发明公开了一种特高压交流输电线路单相接地电压相位保护方法。本发明方法采用长线方程和单端电气量计算特高压交流线路保护安装处到单相接地故障点的电压降和单相接地故障点到保护整定范围处的电压降，根据单相接地故障点位于保护整定范围内时特高压交流线路保护安装处到单相接地故障点的电压降领先单相接地故障点到保护整定范围处的电压降的相位角落在（90°，270°）范围内这一相位特性实现特高压交流线路单端距离保护，动作性能既不受分布电容、系统运行方式和负荷电流的影响，又消除了过渡电阻对全分量距离保护动作性能的影响，适用于特高压交流线路整个故障过程的继电保护。

Description

特高压交流输电线路单相接地电压相位保护方法
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种特高压交流输电线路单相接地电压相位保护方法。
背景技术
变量距离保护受系统运行方式影响小和抗过渡电阻能力强，可靠性高，但由于突变量只在故障后两周波内存在，突变量距离保护对于两周波后的线路故障无法起到继电保护作用，无法适用于线路整个故障过程的保护。全分量距离保护虽可适用于线路整个故障过程的保护，但由于自身保护算法受过渡电阻的影响严重，在高阻接地故障时容易发生保护拒动或误动，保护可靠性不高。
特高压交流输电线路的电压、电流传输具有明显的波过程，沿线分布电容电流大，对阻抗距离保护动作性能的影响不能忽略。考虑线路沿线分布电容的影响，故障阻抗与故障距离呈双曲正切函数关系，双曲正切函数特性决定了阻抗继电器耐过渡电阻能力差，过渡电阻所带来的附加阻抗将严重影响阻抗继电器的动作性能。因此，分布电容对继电保护动作性能的影响不能忽略。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种能够消除分布电容、过渡电阻的影响，提高保护精确度的特高压交流输电线路单相接地电压相位保护方法。
特高压交流输电线路单相接地电压相位保护方法，其要点在于，包括如下步骤：
(1)保护装置测量特高压交流输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ为A相、B相或C相，
(2)保护装置计算领先的角度θ1，计算领先的角度θ2，计算单位长度特高压交流输电线路正序阻抗z1的相角θ3；其中，z1为单位长度特高压交流输电线路正序阻抗，z0为单位长度特高压交流输电线路零序阻抗，
(3)保护装置计算特高压交流输电线路补偿电流
其中，Z0为特高压交流输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗，γ1、γ0分别为特高压交流输电线路正序、零序传播系数，Zc1、Zc0分别为特高压交流输电线路正序、零序波阻抗，ch(.)为双曲余弦函数，sh(.)为双曲正弦函数，cth(.)为双曲反正切函数，
(4)保护装置计算的相角α，计算领先的角度γ；其中，th(.)为双曲正切函数，
(5)保护装置比较领先的角度落在(-90°，90°)范围内是否成立，若成立，则保护装置发出动作跳闸信号；其中，为特高压交流输电线路补偿电流；lset为保护整定范围，通常取特高压交流输电线路全长的80％-90％；
(6)保护装置比较领先的角度落在(90°，270°)范围内是否成立，若成立，则保护装置发出闭锁信号。
本发明与现有技术相比较，具有下列积极成果：
本发明方法采用长线方程和单端电气量计算特高压交流线路保护安装处到单相接地故障点的电压降和单相接地故障点到保护整定范围处的电压降，根据单相接地故障点位于保护整定范围内时特高压交流线路保护安装处到单相接地故障点的电压降领先单相接地故障点到保护整定范围处的电压降的相位角落在(90°，270°)范围内这一相位特性实现特高压交流线路单端距离保护，动作性能既不受分布电容、系统运行方式和负荷电流的影响，又消除了过渡电阻对全分量距离保护动作性能的影响，适用于特高压交流线路整个故障过程的继电保护。
附图说明
图1为应用本发明方法的特高压交流输电线路的输电系统示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细表述。
图1中CVT为电压互感器、CT为电流互感器。保护装置对特高压交流输电线路保护安装处的电压互感器CVT的电压和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，并对其采集到的电压、电流瞬时值利用傅里叶算法计算特高压交流输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ为A相、B相或C相。
保护装置计算领先的角度θ1，计算领先的角度θ2，计算单位长度特高压交流输电线路正序阻抗z1的相角θ3；其中，z1为单位长度特高压交流输电线路正序阻抗，z0为单位长度特高压交流输电线路零序阻抗。
保护装置计算特高压交流输电线路补偿电流
其中，φ为A相、B相或C相，Z0为特高压交流输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗，γ1、γ0分别为特高压交流输电线路正序、零序传播系数，Zc1、Zc0分别为特高压交流输电线路正序、零序波阻抗，ch(.)为双曲余弦函数，sh(.)为双曲正弦函数，cth(.)为双曲反正切函数。
保护装置计算的相角α，计算领先的角度γ；其中，th(.)为双曲正切函数。
保护装置比较领先的角度落在(-90°，90°)范围内是否成立，若成立，则保护装置发出动作跳闸信号；其中，为特高压交流输电线路补偿电流；lset为保护整定范围，通常取特高压交流输电线路全长的80％-90％；
保护装置比较领先的角度落在(90°，270°)范围内是否成立，若成立，则保护装置发出闭锁信号。
本发明方法采用长线方程和单端电气量计算特高压交流线路保护安装处到单相接地故障点的电压降和单相接地故障点到保护整定范围处的电压降，根据单相接地故障点位于保护整定范围内时特高压交流线路保护安装处到单相接地故障点的电压降领先单相接地故障点到保护整定范围处的电压降的相位角落在(90°，270°)范围内这一相位特性实现特高压交流线路单端距离保护，动作性能既不受分布电容、系统运行方式和负荷电流的影响，又消除了过渡电阻对全分量距离保护动作性能的影响，适用于特高压交流线路整个故障过程的继电保护。
以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，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。

Claims (1)

1.特高压交流输电线路单相接地电压相位保护方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)保护装置测量特高压交流输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ为A相、B相或C相，
(2)保护装置计算领先的角度θ1，计算领先的角度θ2，计算单位长度特高压交流输电线路正序阻抗z1的相角θ3；其中，z1为单位长度特高压交流输电线路正序阻抗，z0为单位长度特高压交流输电线路零序阻抗，
(3)保护装置计算特高压交流输电线路补偿电流
其中，Z0为特高压交流输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗，γ1、γ0分别为特高压交流输电线路正序、零序传播系数，Zc1、Zc0分别为特高压交流输电线路正序、零序波阻抗，ch(.)为双曲余弦函数，sh(.)为双曲正弦函数，cth(.)为双曲反正切函数，
(4)保护装置计算的相角α，计算领先的角度γ；其中，th(.)为双曲正切函数，
(5)保护装置比较领先的角度落在(-90°，90°)范围内是否成立，若成立，则保护装置发出动作跳闸信号；其中，为特高压交流输电线路补偿电流；lset为保护整定范围，取特高压交流输电线路全长的80％-90％；
(6)保护装置比较领先的角度落在(90°，270°)范围内是否成立，若成立，则保护装置发出闭锁信号。
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