CN105846405B - 一种半波长输电线路的假同步差动保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半波长输电线路的假同步差动保护方法，包括估算半波长输电线路的故障点位置；计算线路两侧电流推算到故障点的补偿电流和补偿电压，得到故障点处的补偿阻抗；判断补偿阻抗和保护安装处的电压相量值是否满足假同步差动保护判据：若满足则假同步差动保护动作出口，若不满足则假同步差动保护不动作。与现有技术相比，本发明提供的一种半波长输电线路的假同步差动保护方法，可以提高差动保护元件的动作速度，对远端故障有较高的灵敏度，从而解决单端量速动保护范围有限的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种半波长输电线路的假同步差动保护方法。
背景技术
纵联差动保护是一种广泛使用的交流输电线路主保护，但是传统的纵联差动保护没有考虑长距离交流输电线路信号传输延时滞后的问题，当应用于信道传输时间较大的交流输电系统中将会严重影响保护的动作时间。
半波长交流输电系统作为一种信道传输时间较长的新型输电系统，其输电距离一般为3000公里或2600公里。当半波长交流输电系统中任一侧线路发生远端故障时，传统纵联差动保护首先需要将线路两侧的数据进行时间同步，而在时间同步过程中需要经过通道传输时间延时，这严重影响保护的动作时间。因此，需要提供一种适用于半波长交流输电系统有效提高纵联差动保护动作速度的方法。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种半波长输电线路的假同步差动保护方法。
本发明的技术方案是：
所述方法包括：
估算半波长输电线路的故障点位置；
计算所述故障点的补偿电流和补偿电压，得到所述故障点处的补偿阻抗；
判断所述补偿阻抗和故障侧线路的电压相量值是否满足假同步差动保护判据：若满足则假同步差动保护动作出口，若不满足则假同步差动保护不动作。
本发明进一步提供的优选实施例为：所述估算半波长输电线路的故障点位置包括：
采集半波长输电线路中假同步差动保护安装侧差动保护元件的启动时间TM和所述假同步差动保护安装侧的线路对侧的差动保护元件的启动时间TN，所述半波长输电线路的通道传输时间TX；
若TN+TX≤Ams，则半波长输电线路发生远端故障，所述故障点位置的计算公式为：
LFM＝((TM-TN)v光+L)/2 (1)
若TN+TX＞Ams，则半波长输电线路发生近端故障；
其中，LFM为故障点与故障侧差动保护元件的距离，L为半波长输电线路的长度，v光为光速，A为预置时间值。
本发明进一步提供的优选实施例为：所述估算半波长输电线路的故障点位置包括：
采集半波长输电线路中假同步差动保护安装侧差动保护元件的启动时间TM和所述假同步差动保护安装侧的线路对侧的差动保护元件的启动时间TN，所述半波长输电线路的通道传输时间TX；
若TN+TX≤25ms，则半波长输电线路发生远端故障，所述故障点位置的计算公式为：
LFM＝((TM-TN)v光+L)/2 (2)
若TN+TX＞25ms，则半波长输电线路发生近端故障，所述故障点与故障侧差动保护元件的距离LFM＝600km；
其中，L为半波长输电线路的长度，L＝3000km；v光为光速，v光＝300m/ms。
本发明进一步提供的优选实施例为：所述计算故障点的补偿电流和补偿电压包括采用长线方程计算故障点两侧的补偿电流Ix+和Ix-，故障点两侧的补偿电压Ux+和Ux-；
所述故障点处的补偿阻抗ZΣ的计算公式为：
本发明进一步提供的优选实施例为：所述假同步差动保护判据包括：
阻抗判据：ZΣ(t)＜Zset；
电压判据：
其中，ZΣ(t)为故障点处的补偿阻抗，Zset为预置阻抗值，
为假同步差动保护安装处的电压相量值，pu为标幺值单位。
与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的一种半波长输电线路的假同步差动保护方法，可以提高差动保护元件的动作速度，对远端故障有较高的灵敏度，从而解决单端量速动保护范围有限的问题；
2、本发明提供的一种半波长输电线路的假同步差动保护方法，假同步差动保护判据包括阻抗判据和电压判据，使得在反向故障时由于补偿阻抗较小导致阻抗判据识别度角差，可以利用电压判据闭锁阻抗判据，防止在反向故障时假同步差动保护元件误动作。
附图说明
图1：本发明实施例中一种半波长输电线路的假同步差动保护方法流程图；
图2：本发明实施例中假同步差动保护时序示意图；
图3：本发明实施例中另一种假同步差动保护时序示意图；
图4：本发明实施例中假同步差动保护与传统同步差动保护动作速度对比示意图；
图5：本发明实施例中发生正向末端三相金属性故障时假同步差动保护判据示意图；
图6：本发明实施例中发生正向区外三相金属性故障时假同步差动保护判据示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面分别结合附图，对本发明实施例提供的一种半波长输电线路的假同步差动保护方法进行说明。
图1为本发明实施例中一种半波长输电线路的假同步差动保护方法流程图，如图所示，本实施例中半波长输电线路的假同步差动保护方法包括下述步骤：
步骤S101：估算半波长输电线路的故障点位置。
本实施例中估算半波长输电线路的故障点位置包括：
假同步差动保护是将本侧电气量与对侧前一个周波的电气量进行差动运算，判断故障是否在本线路上的保护。
采集半波长输电线路中假同步差动保护安装侧差动保护元件的启动时间TM和该假同步差动保护安装侧的线路对侧差动保护元件的启动时间TN，半波长输电线路的通道传输时间TX。
若TN+TX≤Ams，则半波长输电线路发生远端故障，所述故障点位置的计算公式为：
LFM＝((TM-TN)v光+L)/2 (1)
若TN+TX＞Ams，则半波长输电线路发生近端故障；
其中，LFM为故障点与故障侧差动保护元件的距离，L为半波长输电线路的长度，v光为光速，A为预置时间值。
本发明提供的一个优选实施例中预置时间值A＝25，L＝3000km，v光＝300m/ms。若TN+TX≤25ms，故障点位置LFM＝750km；若TN+TX＞25ms，故障点位置LFM＝600km。
步骤S102：计算故障点的补偿电流和补偿电压，得到故障点处的补偿阻抗。
本实施例中采用长线方程计算故障点两侧的补偿电流和补偿电压。即：
故障点一侧的补偿电流和补偿电压为：
故障点另一侧的补偿电流和补偿电压为：
其中，x＝LFM，Zc为线路的波阻抗，γ为线路的传播常数。UM、IM为假同步保护保护安装侧的电压、电流相量，UN、IN为假同步保护安装侧的线路对侧的前一个周波的电压、电流相量。
本实施例中故障点处的补偿阻抗ZΣ的计算公式为：
步骤S103：判断补偿阻抗和故障侧线路的电压相量值是否满足假同步差动保护判据：若满足则假同步差动保护动作出口，若不满足则假同步差动保护不动作。
本实施例中假同步差动保护判据包括：
阻抗判据：ZΣ(t)＜Zset；电压判据：
其中，Zset为预置阻抗值，
为假同步保护保护安装侧的电压相量值，pu为标幺值单位，t＝25ms。
本发明分别对半波长输电线路发生正向末端三相金属性故障和正向区外三相金属性故障时假同步差动保护判据进行说明。假定
假同步保护安装侧保护安装处的电压相量值为560kV。
图5为本发明实施例中发生正向末端三相金属性故障时假同步差动保护判据示意图，其中，三条曲线分别为三相假同步差动保护阻抗计算结果ZΣ，黑点为预置阻抗值Zset。如图所示，ZΣ(25ms)＜Zset，满足假同步差动保护判据。
图6为本发明实施例中发生正向区外三相金属性故障时假同步差动保护判据示意图，其中，三条曲线分别为三相假同步差动保护阻抗计算结果ZΣ，黑点为预置阻抗值Zset。如图所示，ZΣ(25ms)＞Zset，不满足假同步差动保护判据。
本发明中假定半波长输电线路的通道传输时间的理想值为20ms，则根据半波长输电线路的通道传输时间的实际值可以包括两种工作情况，下面分别对其进行说明。
1、实际值与理想值的差值大于零的情况，此时故障侧差动保护元件需要等待非故障侧差动保护元件传输的数据，即非故障侧的采样点滞后于故障侧采样点。
图2为本发明实施例中这种工况下假同步差动保护时序示意图，如图所示，假同步差动保护故障侧采样时由于通道传输时间实际值大于理想值，行波启动后还未接收到非故障侧传输的数据，因此非故障侧的采样点滞后于故障侧采样点。
2、实际值与理想值的差值小于零的情况，此时故障侧差动保护元件不需要等待非故障侧差动保护元件传输的数据，即非故障侧的采样点超前与故障侧采样点。
图3为本发明实施例中这种工况下假同步差动保护时序示意图，如图所示，假同步差动保护故障侧采样时由于通道传输时间实际值小于理想值，行波启动之前就已收到非故障侧传输的数据，因此非故障侧的才阳县超前于故障侧采样点。
下面对本发明中提出的假同步差动保护方法与传统同步差动保护方法的动作速度进行说明。图4为本发明实施例中假同步差动保护与传统同步差动保护动作速度对比示意图，如图所示，本实施例中假定本侧为假同步保护安装侧，通道传输时间实际值TX小于通道传输时间理想值T，TM为本侧差动保护元件启动时间，TF为假同步差动计算数据窗，TS为传统同步差动计算数据窗，假同步的本侧时序与对侧时序的前一个周波数据同步，传统同步的本侧时序与对侧时序的同时刻数据同步。通过图4可以确定假同步的同步时间为TM+TF，传统同步的同步时间为TM+TX+TS，假同步的提速时间即为TX+TS-TF。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
本发明实施例中一种半波长输电线路的假同步差动保护方法，可以提高差动保护元件的动作速度，对远端故障有较高的灵敏度，从而解决单端量速动保护范围有限的问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种半波长输电线路的假同步差动保护方法，其特征在于，所述方法包括：
估算半波长输电线路的故障点位置：
计算所述故障点的补偿电流和补偿电压，得到所述故障点处的补偿阻抗：
判断所述补偿阻抗和故障侧线路的电压相量值是否满足假同步差动保护判据：若满足则假同步差动保护动作出口，若不满足则假同步差动保护不动作；
所述假同步差动保护判据包括：
阻抗判据：Z∑(t)<Zset；
电压判据：|UM(t)|>0.5pu；
其中，Z∑(t)为故障点处的补偿阻抗，Zset为预置阻抗值，UM(t)为假同步差动保护安装处的电压相量值，pu为标幺值单位。
2.如权利要求1所述的一种半波长输电线路的假同步差动保护方法，其特征在于，所述估算半波长输电线路的故障点位置包括：
采集半波长输电线路中假同步差动保护安装侧差动保护元件的启动时间TM和所述假同步差动保护安装侧的线路对侧的差动保护元件的启动时间TN，所述半波长输电线路的通道传输时间Tx：
若TN+Tx≤Ams，则半波长输电线路发生远端故障，所述故障点位置的计算公式为：
LFM＝((TM-TN)V光+ L)/2 (1)
若TN+Tx>Ams，则半波长输电线路发生近端故障：
其中，LFM为故障点与故障侧差动保护元件的距离，L为半波长输电线路的长度，V光为光速，A为预置时间值。
3.如权利要求1所述的一种半波长输电线路的假同步差动保护方法，其特征在于，所述估算半波长输电线路的故障点位置包括：
采集半波长 输电线路中假同步差动保护安装侧差动保护元件的启动时间TM和所述假同步差动保护安装侧的线路对侧的差动保护元件的启动时间TN，所述半波长输电线路的通道传输时间Tx：
若TN+Tx≤25ms，则半波长输电线路发生远端故障，所述故障点位置的计算公式为：
LFM＝((TM-TN)V光+ L)/2 (2)
若TN+Tx>25ms，则半波长输电线路发生近端故障，所述故障点与故障侧差动保护元件的距离LFM＝600km：
其中，L为半波长输电线路的长度，L＝3000km。
4.如权利要求1所述的一种半波长输电线路的假同步差动保护方法，其特征在于，所述计算故障点的补偿电流和补偿电压包括采用长线方程计算故障点两侧的补偿电流Lx+和Lx-，故障点两侧的补偿电压Ux+和Ux-：所述故障点处的补偿阻抗Z∑的计算公式为：
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