CN107482597A - 一种半波长输电线路时差纵联方向保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半波长输电线路时差纵联方向保护方法，包括本侧保护装置和对侧保护装置，具体包括如下步骤：计算本侧保护装置启动时刻与本侧保护装置接收到对侧保护装置启动状态时刻的时间差；根据时间差，判断故障点位置，当故障点位于区内或0~2400km区外或背侧反方向时，则闭锁式纵联保护动作切除故障；当故障点位于区外或2400~3000km区内或对侧母线或下一级输电线路，则允许式纵联保护动作切除故障。本发明利用半波长线路故障时的两侧保护装置检测故障时间差的特性，并结合方向元件的可靠性提出的时差纵联方向保护，能够保护线路全长，在区内故障后能正确动作，区外故障时不误动作，且保护具有较高的灵敏度。

Description

一种半波长输电线路时差纵联方向保护方法
技术领域
本发明涉及一种半波长输电线路时差纵联方向保护方法。
背景技术
半波长输电线路是能源互联网建设中使用的重要输电线路，半波长线路输电距离远，其故障特征与常规线路相比，在空间和时间上存在显著差异，空间尺度上，沿线电压呈现非线性、不单调的波动特征；时间尺度上，输电距离远带来一次电磁波传播及通道延时长，线路两侧感受到故障的时刻存在显著差异。在分析方法上，对于半波长输电线路，基于集中参数的故障分析方法不适用，需要利用分布参数模型进行分析，针对这一现状，有必要针对半波长输电线路故障的保护方法进行深入的研究。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种半波长输电线路时差纵联方向保护方法，解决现有技术中半波长输电线路的故障保护易误动作，保护灵敏度不高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种半波长输电线路时差纵联方向保护方法，包括本侧保护装置和对侧保护装置，所述方法具体包括如下步骤：
计算本侧保护装置启动时刻与本侧保护装置接收到对侧保护装置启动状态时刻的时间差；
根据时间差，判断故障点位置，当故障点位于区内或0～2400km区内时，则由闭锁式纵联保护动作切除故障；当故障点位于2400～3000km区内时，则由允许式纵联保护动作切除故障。
计算时间差的具体方法如下：
本侧保护装置实时检测突变量启动条件，一旦满足突变量启动条件，则启动本侧保护装置，并记录本侧保护装置的启动时刻T1；
本侧保护装置实时检测对侧保护装置的启动状态，记录对侧保护装置启动状态到达本侧保护装置的时刻T10，设Td为通道延时，T2为对侧保护装置护装置启动时刻，则T10＝Td+T2；
计算时间差Ts＝T10＝T1＝Td+T2-T1。
本侧保护装置和对侧保护装置启动的判据为：
ΔiΦΦ连续三次大于(IQD+1.25×ΔIΦΦT)
或Δ3i0连续三次大于Δ3I0T
其中：ΔiΦΦ＝|iΦΦ(t)-2×iΦΦ(t-T)+iΦΦ(t-2T)|，为相间电流瞬时值的突变量；IQD为设定的电流突变量启动定值；ΔIΦΦT为相间电流图变量浮动门槛；ΦΦ表示AB，BC，CA三种相别；T为20ms；Δ3i0＝|3i0(t)-2×3i0(t-T)+3i0(t-2T)|，为零序电流瞬时值的突变量；Δ3I0T为零序电流突变量浮动门槛。
所述本侧保护装置通过光纤通道实时检测对侧保护装置的启动状态。
判别故障点位置的具体方法如下：
当Ts>Td-6ms，即本侧保护装置启动(Td-6ms)后，本侧保护装置仍未收到对侧保护装置的启动状态，则故障点判为疑似区内故障区域，该区域包含0～2400km区内故障区域和背侧反方向故障区域；
当Ts<Td-6ms，即本侧保护装置启动(Td-6ms)之内，收到了对侧保护装置的启动状态，则故障点判为疑似区外故障区域，该区域包含2400～3000km区内故障区域、对侧母线和下一级输电线路故障区域。
由闭锁式纵联保护动作切除故障的方法为：
(1)本侧保护装置启动元件动作，且本侧保护装置的零序方向元件、负序方向元件、突变量方向元件这三者之间的任一正方向元件动作。
(2)本侧保护装置的选相元件选中故障相；
当以上两个条件同时满足，闭锁式纵联保护动作并选相跳闸
由允许式纵联保护动作切除故障的方法为：
(1)本侧保护装置启动元件动作，本侧保护装置的零序方向元件、负序向元件、突变量方向这三者的反方向元件均不动作，且任一正方向元件动作；
(2)收到对侧保护装置的启动状态；
(3)收到对侧保护装置的正方向元件动作的允许信号；
以上三个条件满足，允许式纵联保护动作并选相跳闸。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
利用半波长线路故障时的两侧保护感受故障时间差的特性，并结合半波长线路故障时方向元件的可靠性提出的时差纵联方向保护，能够保护线路全长，在区内故障后能正确动作，区外故障时不误动作，且保护具有较高的灵敏度。
附图说明
图1是故障点位于半波长输电线路的区内时计算时间差的电路原理图。
具体实施方式
半波长输电线路随着故障点位置的不同，故障点到达两侧的传输时间不同，经通道延时后两侧保护装置检测到故障信号的时间差较为明显。时差纵联方向保护主要利用在对侧母线或下一级线路发生故障时，本侧保护装置启动之后能够最快地检测到对侧启动元件的特征，本侧保护装置启动之后在一定的时间内没有收到对侧保护转置的启动状态闭锁，说明该故障点要么在背侧，要么就是在区内故障，再结合本侧的方向元件来判别区内和区外，以此综合构成纵联方向时间差保护。为了获取对侧的启动状态，本侧保护启动之后，立即通过光纤通道向对侧保护装置发送启动闭锁信号，同时本侧零序方向、负序方向、突变量方向三者的反方向均不动作，且任一正向动作之后，立即向对侧保护装置发送允许信号。
本侧保护装置和对侧保护装置启动的判据为：
ΔiΦΦ连续三次大于(IQD+1.25×ΔIΦΦT)
或Δ3i0连续三次大于Δ3I0T
其中：ΔiΦΦ＝|iΦΦ(t)-2×iΦΦ(t-T)+iΦΦ(t-2T)|，为相间电流瞬时值的突变量；IQD为设定的电流突变量启动定值；ΔIΦΦT为相间电流图变量浮动门槛；ΦΦ表示AB，BC，CA三种相别；T为20ms；Δ3i0＝|3i0(t)-2×3i0(t-T)+3i0(t-2T)|，为零序电流瞬时值的突变量；Δ3I0T为零序电流突变量浮动门槛。
首先计算本侧保护装置启动时刻与本侧保护装置接收到对侧保护装置启动状态时刻的时间差；具体方法如下：
本侧保护装置实时检测突变量启动条件，一旦满足突变量启动条件，则启动本侧保护装置，并记录本侧保护装置的启动时刻T1；
本侧保护装置实时检测对侧保护装置的启动状态，记录对侧保护装置启动状态到达本侧保护装置的时刻T10，设Td为通道延时，T2为对侧保护装置护装置启动时刻，则T10＝Td+T2；
计算时间差Ts＝T10＝T1＝Td+T2-T1。
下面结合附图对本时间差的计算方法作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
设故障发生在本线路任意点F2点发生故障时，如图1所示，故障点距离本侧保护装置的距离为Lkm，由于电磁波速度为300km/ms，则本侧保护装置检测到故障信号的时刻相对真实故障发生的时间差为：
T1＝L/300ms
故障点距离对侧保护装置的距离为(3000-L)km，则对侧保护装置检测到故障信号的时刻相对真实故障发生的时间差为：
T2＝(3000-L)/300ms
设通道延时为Td，即从对侧保护装置还需要Td才能够将自身的故障状态通过光纤通道传送给本侧保护装置，则本侧保护装置检测到故障信号后，再经Ts时间后，本侧保护装置才能从光纤通道接收到对侧保护装置的启动状态。
Ts＝Td+T2-T1＝Td+10-2L/300
式中：L的取值范围为0～3000；
当L取0时，故障点在背侧反方向或本侧保护装置出口处，Ts＝Td+10；
当L取3000时，故障点在对侧母线或下一级线路，Ts＝Td-10。
然后根据时间差，判断故障点位置，具体方法如下：
当Ts>Td-6ms，即本侧保护装置启动(Td-6ms)后，本侧保护装置仍未收到对侧保护装置的启动状态，则故障点判为疑似区内故障区域，该区域包含0～2400km区内故障区域和背侧反方向故障区域；
当Ts<Td-6ms，即本侧保护装置启动(Td-6ms)之内，收到了对侧保护装置的启动状态，则故障点判为疑似区外故障区域，该区域包含2400～3000km区内故障区域、对侧母线和下一级输电线路故障区域。
最后根据故障点位置执行保护动作：当故障点位于0～2400km区内时，则由闭锁式纵联保护动作切除故障；当故障点位于2400～3000km区内时，则由允许式纵联保护动作切除故障。
由闭锁式纵联保护动作切除故障的方法为：
(1)本侧保护装置启动元件动作，且本侧保护装置的零序方向元件、负序方向元件、突变量方向元件这三者之间的任一正方向元件动作。
(2)本侧保护装置的选相元件选中故障相；
当以上两个条件同时满足，闭锁式纵联保护动作并选相跳闸
由允许式纵联保护动作切除故障的方法为：
(1)本侧保护装置启动元件动作，本侧保护装置的零序方向元件、负序向元件、突变量方向这三者的反方向元件均不动作，且任一正方向元件动作；
(2)收到对侧保护装置的启动状态；
(3)收到对侧保护装置的正方向元件动作的允许信号；
以上三个条件满足，允许式纵联保护动作并选相跳闸。
本发明利用半波长线路故障时的两侧保护装置检测故障时间差的特性，并结合半波长线路故障时方向元件的可靠性提出的时差纵联方向保护，能够保护线路全长，在区内故障后能正确动作，区外故障时不误动作，且保护具有较高的灵敏度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种半波长输电线路时差纵联方向保护方法，包括本侧保护装置和对侧保护装置，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
计算本侧保护装置启动时刻与本侧保护装置接收到对侧保护装置启动状态时刻的时间差；
根据时间差，判断故障点位置，当故障点位于0～2400km区内时，则由闭锁式纵联保护动作切除故障；当故障点位于2400～3000km区内，则由允许式纵联保护动作切除故障。
2.根据权利要求1所述的半波长输电线路时差纵联方向保护方法，其特征在于，计算时间差的具体方法如下：
本侧保护装置实时检测突变量启动条件，一旦满足突变量启动条件，则启动本侧保护装置，并记录本侧保护装置的启动时刻T1；
本侧保护装置实时检测对侧保护装置的启动状态，记录对侧保护装置启动状态到达本侧保护装置的时刻T10，设Td为通道延时，T2为对侧保护装置护装置启动时刻，则T10＝Td+T2；
计算时间差Ts＝T10＝T1＝Td+T2-T1。
3.根据权利要求2所述的半波长输电线路时差纵联方向保护方法，其特征在于，本侧保护装置和对侧保护装置启动的判据为：
ΔiΦΦ连续三次大于(IQD+1.25×ΔIΦΦT)
或Δ3i0连续三次大于Δ3I0T
其中：ΔiΦΦ＝|iΦΦ(t)-2×iΦΦ(t-T)+iΦΦ(t-2T)|，为相间电流瞬时值的突变量；IQD为设定的电流突变量启动定值；ΔIΦΦT为相间电流图变量浮动门槛；ΦΦ表示AB，BC，CA三种相别；T为20ms；Δ3i0＝|3i0(t)-2×3i0(t-T)+3i0(t-2T)|，为零序电流瞬时值的突变量；Δ3I0T为零序电流突变量浮动门槛。
4.根据权利要求2所述的半波长输电线路时差纵联方向保护方法，其特征在于，所述本侧保护装置通过光纤通道实时检测对侧保护装置的启动状态。
5.根据权利要求4所述的半波长输电线路时差纵联方向保护方法，其特征在于，判别故障点位置的具体方法如下：
当Ts>Td-6ms，即本侧保护装置启动(Td-6ms)后，本侧保护装置仍未收到对侧保护装置的启动状态，则故障点判为疑似区内故障区域，该区域包含0～2400km区内故障区域和背侧反方向故障区域；
当Ts<Td-6ms，即本侧保护装置启动(Td-6ms)之内，收到了对侧保护装置的启动状态，则故障点判为疑似区外故障区域，该区域包含2400～3000km区内故障区域、对侧母线和下一级输电线路故障区域。
6.根据权利要求1所述的半波长输电线路时差纵联方向保护方法，其特征在于，由闭锁式纵联保护动作切除故障的方法为：
(1)本侧保护装置启动元件动作，且本侧保护装置的零序方向元件、负序方向元件、突变量方向元件这三者之间的任一正方向元件动作。
(2)本侧保护装置的选相元件选中故障相；
当以上两个条件同时满足，闭锁式纵联保护动作并选相跳闸
7.根据权利要求1所述的半波长输电线路时差纵联方向保护方法，其特征在于，由允许式纵联保护动作切除故障的方法为：
(1)本侧保护装置启动元件动作，本侧保护装置的零序方向元件、负序向元件、突变量方向这三者的反方向元件均不动作，且任一正方向元件动作；
(2)收到对侧保护装置的启动状态；
(3)收到对侧保护装置的正方向元件动作的允许信号；
以上三个条件满足，允许式纵联保护动作并选相跳闸。
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