CN108521116B - 一种用于对输电线路纵向故障进行识别的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于对输电线路纵向故障进行识别的方法及系统，包括：获取输电线路故障前一周波当前侧的三相电流、当前侧的三相电压和对侧的三相电流，并根据所述输电线路故障前一周波当前侧的三相电流计算输电线路故障前当前侧的负荷电流；获取输电线路故障后当前侧的三相电流相量和三相电压相量，并计算输电线路故障后当前侧的零序电流；计算输电线路故障后当前侧的三相电压变化量、当前侧的三相电流变化量和对侧的三相电流变化量；根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，确定输电线路是否发生纵向故障。本发明能够提高输电线路纵向故障的识别能力，快速、准确识别出纵向故障，并实现纵向故障的快速隔离，防止事故的蔓延。

Description

一种用于对输电线路纵向故障进行识别的方法及系统
技术领域
本发明涉及电气技术领域，并且更具体地，涉及一种用于对输电线路纵向故障进行识别的方法及系统。
背景技术
输电线路故障可以分为横向故障和纵向故障，其中纵向故障原因包括异常断线、开关偷跳等，纵向故障包括单相断线、两相断线和三相断线，其中单相断线故障概率较高，目前我国220kV及以上电压等级输电线路采用电流差动保护作为线路的主保护，但是电流差动保护无法识别线路纵向故障，需要利用零序过电流保护识别纵向故障，存在两方面风险：一是纵向故障特征受负荷影响大，负荷较小时，纵向故障受零序分量较小，达不到零序过电流保护定值，导致故障无法切除；二是电网中输电线路零序过电流保护定值及动作时间相近，纵向故障时，可能导致多条非故障线路跳闸，造成事故范围的扩大，严重系统的安全稳定运行。目前针对输电线路纵向故障识别尚无完善的方案。
现有的输电线路故障判断依据为电流差动保护判据，输电线路发生纵向故障后，m侧和n侧的电流为0，电流差动保护判据两侧均为0，差动保护不动作，需要依靠零序过电流保护进行切除，零序电流保护动作时间较长，故障隔离速度慢，且由于电网零序电流保护动作时间接近，会造成大量非故障线路跳闸，扩大事故范围。
发明内容
本发明提出了一种用于对输电线路纵向故障进行识别的方法及系统，以解决如何快速、准确地对输电线路纵向故障进行识别的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于对输电线路纵向故障进行识别的方法，所述方法包括：
获取输电线路故障前一周波当前侧的三相电流、当前侧的三相电压和对侧的三相电流，并根据所述输电线路故障前一周波当前侧的三相电流计算输电线路故障前当前侧的负荷电流；
获取输电线路故障后当前侧的三相电流相量和三相电压相量，并计算输电线路故障后当前侧的零序电流；
计算输电线路故障后当前侧的三相电压变化量、当前侧的三相电流变化量和对侧的三相电流变化量；
根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，确定输电线路是否发生纵向故障，其中所述预设的故障识别判断依据包括：负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据。
优选地，其中所述根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，确定输电线路是否发生纵向故障，包括：
负荷电流判断依据为：
IL>k1ILN，
零序电流判断依据为：
3I0>3I0set，
电压判断依据为：
ΔU<k2Ue
电流判断依据为：
Figure GDA0002887782050000021
且
Figure GDA0002887782050000022
且ΔImp<k4IL，
当所述负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据同时满足时，确定输电线路发生纵向故障，
其中，当前侧为m侧，IL为输电线路故障前当前侧的负荷电流；ILN为自然功率下的线路负荷电流；3I0为输电线路故障后当前侧的零序电流； 3I0set为预设序电流判据定阈值；ΔU为当前侧的三相电压变化量，Ue系统额定电压；
Figure GDA0002887782050000023
和
Figure GDA0002887782050000024
分别为当前侧m和对侧n的
Figure GDA0002887782050000025
相的电流，
Figure GDA0002887782050000026
的取值为{A,B,C}；ΔImp为当前侧m除
Figure GDA0002887782050000031
相之外的其他两相p相的电流变化量；k1、 K2、K3和K4均为灵敏度系数，根据保证所述预设的故障识别判断依据的灵敏度设定。
优选地，其中所述方法还包括：
确定输电线路发生纵向故障后，闭锁输电线路当前侧的单相重合闸，跳开三相输电线路。
优选地，其中所述方法还包括：
向输电线路的对侧发送跳闸信号。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对输电线路纵向故障进行识别的系统，所述系统包括：
负荷电流计算单元，用于获取输电线路故障前一周波的当前侧的三相电流、当前侧的三相电压和对侧的三相电流，并根据所述输电线路故障前一周波当前侧的三相电流计算输电线路故障前当前侧的负荷电流；
零序电流计算单元，用于获取输电线路故障后当前侧的三相电流相量和三相电压相量，并计算输电线路故障后当前侧的零序电流；
计算单元，用于计算输电线路故障后当前侧的三相电压变化量、当前侧的三相电流变化量和对侧的三相电流变化量；
故障识别单元，用于根据预设的故障判断依据对输电路纵向故障进行识别，其中所述预设的故障识别判断依据包括：负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据。
优选地，其中所述故障识别单元，根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，包括：
负荷电流判断依据为：
IL>k1ILN，
零序电流判断依据为：
3I0>3I0set，
电压判断依据为：
ΔU<k2Ue
电流判断依据为：
Figure GDA0002887782050000041
且
Figure GDA0002887782050000042
且ΔImp<k4IL，
当所述负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据同时满足时，确定输电线路发生纵向故障，
其中，当前侧为m侧，IL为输电线路故障前当前侧的负荷电流；ILN为自然功率下的线路负荷电流；3I0为输电线路故障后当前侧的零序电流； 3I0set为预设序电流判据定阈值；ΔU为当前侧的三相电压变化量，Ue系统额定电压；
Figure GDA0002887782050000043
和
Figure GDA0002887782050000044
分别为当前侧m和对侧n的
Figure GDA0002887782050000045
相的电流，
Figure GDA0002887782050000046
的取值为 {A,B,C}；ΔImp为当前侧m除
Figure GDA0002887782050000047
相之外的其他两相p相的电流变化量；k1、 K2、K3和K4均为灵敏度系数，根据保证所述预设的故障识别判断依据的灵敏度设定。
优选地，其中所述系统还包括：
动作保护单元，用于确定输电线路发生纵向故障后，闭锁输电线路当前侧的单相重合闸，跳开三相输电线路。
优选地，其中所述动作保护单元，还包括：
向输电线路的对侧发送跳闸信号。
本发明提供了一种用于对输电线路纵向故障进行识别的方法及系统，通过对输电线路故障前后的电流和电压数据进行测量，并根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，确定输电线路是否发生纵向故障。若输电线路发生纵向故障，则满足故障前为非空载状态，故障后会产生零序电流，纵向故障电压变化较小，故障线路两侧同名相电流同时下降接近 0以及本侧两相电流变化较小，通过本发明可以提高输电线路纵向故障的识别能力，快速、准确识别出纵向故障，并实现纵向故障的快速隔离，防止事故的蔓延。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的用于对输电线路纵向故障进行识别的方法100的流程图；以及
图2为根据本发明实施方式的用于对输电线路纵向故障进行识别的系统200的示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的用于对输电线路纵向故障进行识别的方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供的用于对输电线路纵向故障进行识别的方法，通过对输电线路故障前后的电流和电压数据进行测量，并根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，确定输电线路是否发生纵向故障。若输电线路发生纵向故障，则满足故障前为非空载状态，故障后会产生零序电流，纵向故障电压变化较小，故障线路两侧同名相电流同时下降接近0以及本侧两相电流变化较小，通过本发明可以提高输电线路纵向故障的识别能力，快速、准确识别出纵向故障，并实现纵向故障的快速隔离，防止事故的蔓延。优选地，本发明的实施方式提供的用于对输电线路纵向故障进行识别的方法100从步骤101处开始，在步骤101获取输电线路故障前一周波当前侧的三相电流、当前侧的三相电压和对侧的三相电流，并根据所述输电线路故障前一周波当前侧的三相电流计算输电线路故障前当前侧的负荷电流。
在本发明的实施方式中，当前侧为m侧，对侧为n侧。首先，获取输电线路故障前一周波m侧的三相电流、m侧的三相电压和n侧的三相电流，其中，m侧的三相电流分别为：ima(t)、imb(t)和imc(t)，m侧的三相电压分别为：uma(t)、umb(t)和umc(t)，n侧的三相电流分别为ina(t)、inb(t)和inc(t)。然后，利用ima(t)、imb(t)和imc(t)计算输电线路故障前当前侧的负荷电流IL。
优选地，在步骤102获取输电线路故障后当前侧的三相电流相量和三相电压相量，并计算输电线路故障后当前侧的零序电流。
优选地，在步骤103计算输电线路故障后当前侧的三相电压变化量、当前侧的三相电流变化量和对侧的三相电流变化量。
在本发明的实施方式中，获取的输电线路故障后m侧的三相电流相量分别为：
Figure GDA0002887782050000061
和
Figure GDA0002887782050000062
故障后m侧的三相电压相量分别为：
Figure GDA0002887782050000063
和
Figure GDA0002887782050000064
输电线路故障后m侧的零序电流为3I0。确定的输电线路故障后 m侧的三相电压变化量分别为：
Figure GDA0002887782050000065
和
Figure GDA0002887782050000066
m侧的三相电流变化量分别为：
Figure GDA0002887782050000067
和
Figure GDA0002887782050000068
n侧的三相电流变化量分别为：
Figure GDA0002887782050000069
和
Figure GDA00028877820500000610
优选地，在步骤104根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，确定输电线路是否发生纵向故障，其中所述预设的故障识别判断依据包括：负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据。
优选地，其中所述根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，确定输电线路是否发生纵向故障，包括：
负荷电流判断依据为：
IL>k1ILN，
零序电流判断依据为：
3I0>3I0set，
电压判断依据为：
ΔU<k2Ue
电流判断依据为：
Figure GDA00028877820500000611
且
Figure GDA00028877820500000612
且ΔImp<k4IL，
当所述负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据同时满足时，确定输电线路发生纵向故障。
其中，当前侧为m侧，IL为输电线路故障前当前侧的负荷电流；ILN为自然功率下的线路负荷电流；3I0为输电线路故障后当前侧的零序电流； 3I0set为预设序电流判据定阈值；ΔU为当前侧的三相电压变化量，Ue系统额定电压；
Figure GDA0002887782050000071
和
Figure GDA0002887782050000072
分别为当前侧m和对侧n的
Figure GDA0002887782050000073
相的电流，
Figure GDA0002887782050000074
的取值为 {A,B,C}；ΔImp为当前侧m除
Figure GDA0002887782050000075
相之外的其他两相p相的电流变化量；k1、 K2、K3和K4均为灵敏度系数，根据保证所述预设的故障识别判断依据的灵敏度设定。
优选地，其中所述方法还包括：确定输电线路发生纵向故障后，闭锁输电线路当前侧的单相重合闸，跳开三相输电线路。
优选地，其中所述方法还包括：向输电线路的对侧发送跳闸信号。
在本发明的实施方式中，
Figure GDA0002887782050000079
相为a相，则p相为b相和c相。具体识别过程包括：
Step1：根据负荷电流判断依据进行判断，确定IL>k1ILN成立。其中， IL为输电线路故障前当前侧的负荷电流；ILN为自然功率下的线路负荷电流。
Step2：根据零序电流判断依据进行判断，确定3I0>3I0set成立。其中，3I0为输电线路故障后当前侧的零序电流；3I0set为预设序电流判据定阈值。
Step3：根据电压判断依据继进行判断，确定ΔU<k2Ue成立。其中，ΔU为当前侧的三相电压变化量，Ue系统额定电压。
Step4：根据电流判断依据进行判断，确定
Figure GDA0002887782050000076
Figure GDA0002887782050000077
和
Figure GDA0002887782050000078
同时成立。
k1、K2、K3和K4均为灵敏度系数，根据保证所述预设的故障识别判断依据的灵敏度设定。
当上述四个判断依据同时满足时，可以判断输电线路的m侧发生纵向故障，则闭锁单相重合闸，跳开三相输电线路。同时，向输电线路的n侧发送跳闸信号。
n侧的纵向故障判断方法和m侧同理。
图2为根据本发明实施方式的用于对输电线路纵向故障进行识别的系统200的示意图。如图2所示，本发明的实施方式提供的用于对输电线路纵向故障进行识别的系统200包括：负荷电流计算单元201、零序电流计算单元202、计算单元203和故障识别单元204。优选地，在所述负荷电流计算单元201，获取输电线路故障前一周波的当前侧的三相电流、当前侧的三相电压和对侧的三相电流，并根据所述输电线路故障前一周波当前侧的三相电流计算输电线路故障前当前侧的负荷电流。
优选地，在零序电流计算单元202，获取输电线路故障后当前侧的三相电流相量和三相电压相量，并计算输电线路故障后当前侧的零序电流。
优选地，在计算单元203，计算输电线路故障后当前侧的三相电压变化量、当前侧的三相电流变化量和对侧的三相电流变化量。
优选地，在故障识别单元204，根据预设的故障判断依据对输电路纵向故障进行识别，其中所述预设的故障识别判断依据包括：负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据。
优选地，其中所述故障识别单元，根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，包括：
负荷电流判断依据为：
IL>k1ILN，
零序电流判断依据为：
3I0>3I0set，
电压判断依据为：
ΔU<k2Ue
电流判断依据为：
Figure GDA0002887782050000081
且
Figure GDA0002887782050000082
且ΔImp<k4IL，
当所述负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据同时满足时，确定输电线路发生纵向故障，其中，当前侧为m侧， IL为输电线路故障前当前侧的负荷电流；ILN为自然功率下的线路负荷电流；3I0为输电线路故障后当前侧的零序电流；3I0set为预设序电流判据定阈值；ΔU为当前侧的三相电压变化量，Ue系统额定电压；
Figure GDA0002887782050000091
和
Figure GDA0002887782050000092
分别为当前侧m和对侧n的
Figure GDA0002887782050000093
相的电流，
Figure GDA0002887782050000094
的取值为{A,B,C}；ΔImp为当前侧m 除
Figure GDA0002887782050000095
相之外的其他两相p相的电流变化量；k1、K2、K3和K4均为灵敏度系数，根据保证所述预设的故障识别判断依据的灵敏度设定。
优选地，其中所述系统还包括：动作保护单元，用于确定输电线路发生纵向故障后，闭锁输电线路当前侧的单相重合闸，跳开三相输电线路。优选地，其中所述动作保护单元，还包括：向输电线路的对侧发送跳闸信号。
本发明的实施例的用于对输电线路纵向故障进行识别的系统200与本发明的另一个实施例的用对输电线路纵向故障进行识别的方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (6)

1.一种用于对输电线路纵向故障进行识别的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取输电线路故障前一周波当前侧的三相电流、当前侧的三相电压和对侧的三相电流，并根据所述输电线路故障前一周波当前侧的三相电流计算输电线路故障前当前侧的负荷电流；
获取输电线路故障后当前侧的三相电流相量和三相电压相量，并计算输电线路故障后当前侧的零序电流；
计算输电线路故障后当前侧的三相电压变化量、当前侧的三相电流变化量和对侧的三相电流变化量；
根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，确定输电线路是否发生纵向故障，其中所述预设的故障识别判断依据包括：负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据；
其中，所述根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，确定输电线路是否发生纵向故障，包括：
负荷电流判断依据为：
IL>k1ILN，
零序电流判断依据为：
3I0>3I0set，
电压判断依据为：
ΔU<k2Ue
电流判断依据为：
Figure FDA0002887782040000011
且
Figure FDA0002887782040000012
且ΔImp<k4IL，
当所述负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据同时满足时，确定输电线路发生纵向故障，
其中，当前侧为m侧，IL为输电线路故障前当前侧的负荷电流；ILN为自然功率下的线路负荷电流；3I0为输电线路故障后当前侧的零序电流；3I0set为预设零序电流判据阈值；ΔU为当前侧的三相电压变化量，Ue系统额定电压；
Figure FDA0002887782040000021
和
Figure FDA0002887782040000022
分别为当前侧m和对侧n的
Figure FDA0002887782040000023
相的电流，
Figure FDA0002887782040000024
的取值为{A,B,C}；ΔImp为当前侧m除
Figure FDA0002887782040000025
相之外的其他两相p相的电流变化量；k1、k2、k3和k4均为灵敏度系数，根据保证所述预设的故障识别判断依据的灵敏度设定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定输电线路发生纵向故障后，闭锁输电线路当前侧的单相重合闸，跳开三相输电线路。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
向输电线路的对侧发送跳闸信号。
4.一种用于对输电线路纵向故障进行识别的系统，其特征在于，所述系统包括：
负荷电流计算单元，用于获取输电线路故障前一周波的当前侧的三相电流、当前侧的三相电压和对侧的三相电流，并根据所述输电线路故障前一周波当前侧的三相电流计算输电线路故障前当前侧的负荷电流；
零序电流计算单元，用于获取输电线路故障后当前侧的三相电流相量和三相电压相量，并计算输电线路故障后当前侧的零序电流；
计算单元，用于计算输电线路故障后当前侧的三相电压变化量、当前侧的三相电流变化量和对侧的三相电流变化量；
故障识别单元，用于根据预设的故障判断依据对输电路纵向故障进行识别，其中所述预设的故障识别判断依据包括：负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据；
其中，所述故障识别单元，根据预设的故障判断依据对输电线路纵向故障进行识别，包括：
负荷电流判断依据为：
IL>k1ILN，
零序电流判断依据为：
3I0>3I0set，
电压判断依据为：
ΔU<k2Ue
电流判断依据为：
Figure FDA0002887782040000037
且
Figure FDA0002887782040000031
且ΔImp<k4IL，
当所述负荷电流判断依据、零序电流判断依据、电压判断依据和电流判断依据同时满足时，确定输电线路发生纵向故障，
其中，当前侧为m侧，IL为输电线路故障前当前侧的负荷电流；ILN为自然功率下的线路负荷电流；3I0为输电线路故障后当前侧的零序电流；3I0set为预设零序电流判据阈值；ΔU为当前侧的三相电压变化量，Ue系统额定电压；
Figure FDA0002887782040000032
和
Figure FDA0002887782040000033
分别为当前侧m和对侧n的
Figure FDA0002887782040000034
相的电流，
Figure FDA0002887782040000035
的取值为{A,B,C}；ΔImp为当前侧m除
Figure FDA0002887782040000036
相之外的其他两相p相的电流变化量；k1、k2、k3和k4均为灵敏度系数，根据保证所述预设的故障识别判断依据的灵敏度设定。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
动作保护单元，用于确定输电线路发生纵向故障后，闭锁输电线路当前侧的单相重合闸，跳开三相输电线路。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述动作保护单元，还包括：
向输电线路的对侧发送跳闸信号。
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