CN111817271A - 特高压交流输电线路单相接地电压幅值保护方法 - Google Patents

特高压交流输电线路单相接地电压幅值保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及特高压交流输电线路单相接地电压幅值保护方法，该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特高压交流线路保护安装处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幅值小于特高压交流线路保护安装处到保护整定范围处的电压降幅值这一电压幅值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幅值保护方法
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幅值保护方法。
背景技术
突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
有鉴于此，本发明的目的是提出一种特高压交流输电线路单相接地电压幅值保护方法，以克服上述技术问题。
本发明采用以下方案实现：一种特高压交流输电线路单相接地电压幅值保护方法，具体包括以下步骤：
(1)继电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
Figure BDA0002574244380000011
故障相电流
Figure BDA0002574244380000012
故障相负序电流
Figure BDA0002574244380000013
和零序电流
Figure BDA0002574244380000014
其中，φ为A相、B相或C相；
(2)继电保护装置计算
Figure BDA0002574244380000015
领先
Figure BDA0002574244380000016
的角度θ1，计算
Figure BDA0002574244380000017
领先
Figure BDA0002574244380000018
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)继电保护装置计算特高压交流输电线路补偿电流
Figure BDA0002574244380000021
Figure BDA0002574244380000022
其中，φ为A相、B相或C相，Zm0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)继电保护装置计算
Figure BDA0002574244380000023
的相角α，计算
Figure BDA0002574244380000024
领先
Figure BDA0002574244380000025
的角度γ；其中，th(.)为双曲正切函数；
(5)继电保护装置判断
Figure BDA0002574244380000026
小于
Figure BDA0002574244380000027
是否成立，若成立，则继电保护装置发出动作跳闸信号；其中，
Figure BDA0002574244380000028
为特高压交流输电线路补偿电流；lset为特高压交流输电线路保护整定范围，通常取特高压交流输电线路全长的80％-90％；
(6)继电保护装置判断
Figure BDA0002574244380000029
大于
Figure BDA00025742443800000210
是否成立，若成立，则继电保护装置发出闭锁信号；其中，
Figure BDA00025742443800000211
为特高压交流输电线路补偿电流；lset为特高压交流输电线路保护整定范围，通常取特高压交流输电线路全长的80％-90％。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：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特高压交流线路保护安装处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幅值小于特高压交流线路保护安装处到保护整定范围处的电压降幅值这一电压幅值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为本发明实施例的特高压交流输电线路的输电系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
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。图1中CVT为电压互感器、CT为电流互感器。继电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
Figure BDA0002574244380000031
故障相电流
Figure BDA0002574244380000032
故障相负序电流
Figure BDA0002574244380000033
和零序电流
Figure BDA0002574244380000034
其中，φ为A相、B相或C相。
继电保护装置计算
Figure BDA0002574244380000035
领先
Figure BDA0002574244380000036
的角度θ1，计算
Figure BDA0002574244380000037
领先
Figure BDA0002574244380000038
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。
继电保护装置计算特高压交流输电线路补偿电流
Figure BDA0002574244380000041
Figure BDA0002574244380000042
其中，φ为A相、B相或C相，Zm0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。
继电保护装置计算
Figure BDA0002574244380000043
的相角α，计算
Figure BDA0002574244380000044
领先
Figure BDA0002574244380000045
的角度γ；其中，th(.)为双曲正切函数。
继电保护装置判断
Figure BDA0002574244380000046
小于
Figure BDA0002574244380000047
是否成立，若成立，则继电保护装置发出动作跳闸信号；其中，
Figure BDA0002574244380000048
为特高压交流输电线路补偿电流；lset为特高压交流输电线路保护整定范围，通常取特高压交流输电线路全长的80％-90％。
继电保护装置判断
Figure BDA0002574244380000049
大于
Figure BDA00025742443800000410
是否成立，若成立，则继电保护装置发出闭锁信号；其中，
Figure BDA00025742443800000411
为特高压交流输电线路补偿电流；lset为特高压交流输电线路保护整定范围，通常取特高压交流输电线路全长的80％-90％。
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特高压交流线路保护安装处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幅值小于特高压交流线路保护安装处到保护整定范围处的电压降幅值这一电压幅值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，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.特高压交流输电线路单相接地电压幅值保护方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)继电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
Figure FDA0002574244370000011
故障相电流
Figure FDA0002574244370000012
故障相负序电流
Figure FDA0002574244370000013
和零序电流
Figure FDA0002574244370000014
其中，φ为A相、B相或C相；
(2)继电保护装置计算
Figure FDA0002574244370000015
领先
Figure FDA0002574244370000016
的角度θ1，计算
Figure FDA0002574244370000017
领先
Figure FDA0002574244370000018
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)继电保护装置计算特高压交流输电线路补偿电流
Figure FDA0002574244370000019
Figure FDA00025742443700000110
其中，φ为A相、B相或C相，Zm0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)继电保护装置计算
Figure FDA00025742443700000111
的相角α，计算
Figure FDA00025742443700000112
领先
Figure FDA00025742443700000113
的角度γ；其中，th(.)为双曲正切函数；
(5)继电保护装置判断
Figure FDA00025742443700000114
小于
Figure FDA00025742443700000115
是否成立，若成立，则继电保护装置发出动作跳闸信号；其中，
Figure FDA00025742443700000116
为特高压交流输电线路补偿电流；lset为特高压交流输电线路保护整定范围，通常取特高压交流输电线路全长的80％-90％；
(6)继电保护装置判断
Figure FDA0002574244370000021
大于
Figure FDA0002574244370000022
是否成立，若成立，则继电保护装置发出闭锁信号；其中，
Figure FDA0002574244370000023
为特高压交流输电线路补偿电流；lset为特高压交流输电线路保护整定范围，通常取特高压交流输电线路全长的80％-90％。
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