CN112970162A - 用于传输线的加速区域-2保护 - Google Patents

用于传输线的加速区域-2保护 Download PDF

Info

Publication number
CN112970162A
CN112970162A CN201980071812.6A CN201980071812A CN112970162A CN 112970162 A CN112970162 A CN 112970162A CN 201980071812 A CN201980071812 A CN 201980071812A CN 112970162 A CN112970162 A CN 112970162A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fault
power transmission
bus
bus bar
transmission system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980071812.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112970162B (zh
Inventor
O·德穆杜奈杜
P·文卡特雅拉
V·普拉丹
N·库巴尔
S·斯里瓦斯塔瓦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Grid Switzerland AG
Original Assignee
ABB Grid Switzerland AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Grid Switzerland AG filed Critical ABB Grid Switzerland AG
Publication of CN112970162A publication Critical patent/CN112970162A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112970162B publication Critical patent/CN112970162B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency 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
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/265Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured making use of travelling wave theory
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/085Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Locating Faults (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及具有两条或更多条传输线的电力传输系统中的故障保护。从利用与电力传输系统的母线相关联的测量设备获得的信号中检测行波。从信号中检测第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间。根据行波在相应传输线中的传播速度和到达时间计算线路长度的值。将计算的值与相应传输线的实际长度进行比较,以判定故障是内部故障还是外部故障。根据故障是内部故障和外部故障中的一者,生成用于控制与相应传输线相关联的开关装置的信号。

Description

用于传输线的加速区域-2保护
技术领域
本发明总地涉及电力传输系统的保护,更具体地涉及电力传输系统中发生区域-2故障时的故障保护。
背景技术
距离继电器是一种广泛采用的保护装置,旨在提供传输线中的主保护和后备保护。距离继电器可以在区域-1和区域-2等中操作,以为整个线路距离提供保护。区域-1通常覆盖80%的线路长度,而区域-2被设置为覆盖受保护线路的其余的20%(线路长度)的故意的过度区。在区域-1故障时,继电器即刻操作;在区域-2故障时,继电器延迟操作。
在区域-2操作中,延时约为15-20个周期(300-400ms(毫秒))。操作延迟的主要原因是与保护下游传输线的其他距离继电器协调需要时间。如前所述,传输线的一端的距离继电器通过即刻操作保护80%的线路。考虑到故障电阻和其他错误或系统行为,通常这个百分比可能会降低到线路长度的80%以下。例如,诸如线路的后半部分(或后半段)中的短路故障的故障在故意延迟后被清除,因为它们被识别为区域-2。这种延时对电力系统的稳定性有影响,但同时也阻碍了快速自动重合闸。
有一些基于通信的保护方法试图在区域-2操作的情况下减少延迟。这些方法采用通信链路进行数据交换和决策。在这些方法中还使用通信链路来交换来自远程母线的断路器状态信息。这些方法的准确性取决于通信基础设施的可靠性。此外,这些方法不经济并且可能不总是有用,例如当存在通信故障时。使用通信的一些此类保护方案的示例如下:
·允许式超范围转送跳闸(POTT)
·允许式欠范围转送跳闸(PUTT)
·方向性比较阻塞(DCB)
·方向性比较解阻塞(DCUB)
·直接欠范围转送跳闸(DUTT)
·直接转送跳闸(DTT)
还有其他一些方法试图确定线路远端的断路器的状态/操作信息。例如,一种方法基于检测远程断路器的三极操作的原理,并利用此检测在区域-2故障时加速继电器的操作。此方法不适于单极跳闸操作。再如,另一种方法基于监测距离继电器所见阻抗的虚部,以检测任何不对称区域-2故障后远程断路器的三极跳闸。此方法也不适于单极跳闸或对称故障。又如,另一方法基于监测与远程断路器操作相关联的阻抗轨迹特性。此方法对低电阻故障不敏感。
因此,已知方法要求距离继电器之间进行通信,或者需要分析线路远端的断路器的操作状态。这些方法以下方面有局限性,例如,需要专用的通信基础设施,易受通信故障的影响,使用相量信息从特定断路器状态/操作监测中仅检测特定类型的故障的能力(这在故障期间可能难以准确计算)。
随着可再生能源的快速整合以及电力传输技术的最新进展,大量电力被远距离传输。这给电力系统的安全可靠运行带来了挑战。可再生能源(低惯性)系统与电网的集成可能会影响电网的稳定裕度,因此需要更快的故障清除保护方案。此外,快速故障清除对于防止设备损坏、提高电力系统的暂态稳定性具有重要意义。
因此,需要一种用于传输线的更快的选择性区域-2保护方案,无需在本地和远程保护装置之间进行任何通信,并可适用于不同类型的故障情况。
发明内容
本发明的一个方面涉及电力传输系统中的保护方法。电力传输系统具有两条或更多条电力传输线(传输线或线路)。例如,电力传输系统可以具有两条传输线,其中,第一电力传输线在一端与第一母线(或端子)连接、在另一端与第二母线(或端子)连接,第二传输线在一端与第二母线连接、在另一端与第三母线(或端子)连接。可能有不止两条线路或三条母线。例如,两条传输线可以连接在第一母线和第二母线之间,而第三传输线连接在第二母线和第三母线之间,第四传输线连接在第二母线和第四母线之间。
电力传输系统中可能存在故障(或干扰)。例如,两条或更多条传输线中的一条传输线中可能存在故障。传输线中的故障可能是由于暴风雨、闪电、雪、冰冻、雨、绝缘击穿、短路等引起的,这些情况可能是由恶劣的天气条件、鸟类、或其他外部物体/干扰导致的。
当线路中存在故障时会生成行波。可以从在线路的一端进行的测量来检测这些行波,并确定行波特性(例如,峰值、到达时间等)。换句话说,可以从单端测量(单端方法)检测行波及行波的参数,或计算行波及行波的参数。
该方法包括从利用与电力传输系统的母线中的一条(例如,第一母线和第三母线中的一者)相关联的测量设备获得的信号中检测多个行波。测量设备可以包括电流互感器、电压互感器、基于传感器的测量设备(例如,Rogowski线圈、非常规仪表变压器等)和/或类似设备,其提供与从线路感测到的电流、电压、或其他信息相对应的信号。
根据该方法,来自一端的测量值被用于检测故障的位置。例如,测量设备可以是与第一母线相关联的电流互感器,并且从在第一母线处进行的测量中检测行波。这里,可以对来自电流互感器的电流信号进行数字化和处理以检测行波。
该方法还包括确定从信号中检测到的第一行波、第二行波、和第三行波的第一峰值的到达时间。因此,例如,从第一母线处的信号检测(确定/计算)前三个行波的第一峰值的到达时间。这里,第一行波是直接从故障点行进到该母线的波(其中,在该总线测量该信号),而其他行波是反射波(即,从其他(远程)母线反射的波)。
基于第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间以及行波在连接电力传输系统的相应母线的电力传输线中的传播速度,计算(发生故障的线路的)线路长度的值。例如,使用以下等式计算线路长度的值:
Figure BDA0003045619850000031
在上式中,
Figure BDA0003045619850000032
为针对线路长度计算的值,tA1、tA2、tA3为第一行波、第二行波和第三行波的到达时间,v为行波的传播速度。在行波在不同线路中的传播速度不同的情况下,需要考虑母线(端子)所连接的传输线中的传播速度(例如,在上述示例中,第一母线情况下的第一线路、第三母线情况下的第二线路等)。
该方法还包括基于针对线路长度计算的值与连接相应母线的电力传输线的实际线路长度的比较,判定故障是否为内部故障和外部故障中的一者。这里,内部故障是连接相应母线的电力传输线中的故障,外部故障是连接电力传输系统的另一母线的电力传输线中的故障。
因此,例如,当利用第一母线处的信号执行该方法时,将针对线路长度计算的值与在一端与第一母线连接的第一传输线的实际线路长度进行比较。这里,内部故障是在第一传输线中的故障,外部故障是在第二传输线中的故障。
在内部故障的情况下,该故障可以位于与相应母线相关联的保护装置的操作的区域-1和区域-2之一中。在区域-2故障的情况下,故障位置可以在相应传输线(例如,第一母线的情况下的第一传输线)的后半部分或后半段中(连接线路中点和远程母线)或另一传输线(例如,第二传输线)中。因此,判定故障是否是内部故障和外部故障中的一者的步骤可以包括将针对线路长度计算的值与连接相应母线的电力传输线的实际长度之间的差值与阈值进行比较。
可以确定阈值,使其与连接相应母线的电力传输线的后半部分(例如,第一线路的后半部分)中的内部故障相关联。阈值的确定可以预先根据线路的历史数据和/或利用来自操作人员或专家的信息来执行。
根据故障为内部故障和外部故障中的一者的判定,生成用于控制与连接相应母线的电力传输线相关联的开关装置的信号。例如,基于故障是内部故障和外部故障中的一者的判定,生成针对与第一母线相关联的断路器的跳闸信号。生成该信号,以保护电力传输系统,例如隔离传输线/系统。
根据故障的类型(即,内部或外部),可以确定开关装置的操作时间。例如,当判定故障为内部故障时,断路器可以即刻操作,而当判定故障为外部故障时,断路器可以在故意延迟之后操作。因此,当确定故障在母线所连接的线路上时,可以即刻操作开关装置,而在故障在另一线路上的情况下,可以在一定的延迟之后操作开关装置。
该方法可以利用保护装置(例如,智能电子装置(IED)、保护继电器、或控制器)来实现。保护装置可以通过在其保护的线路的一端进行测量来执行该方法,即保护装置通过单端测量来执行该方法。
因此,本发明的一个方面涉及电力传输系统中的用于保护的装置。该装置可以是例如,与电力传输系统的母线中的一者相关联、用于保护相应线路的IED、距离继电器、或控制器。例如,该装置可以是与第一母线相关联的、用于保护第一传输线的IED。
该装置在相应的母线/端子上进行测量,例如在该装置的输入接口上接收的相应母线/端子上进行测量。IED可以接收来自测量设备的一个或多个信号,并从中获得测量值。
该方法的步骤可以由一个或多个模块执行。这些模块可以用一个或多个处理器实现。例如,在IED执行该方法的示例中,这些模块是用IED的处理器实现的。在一个实施例中,这些模块包括行波模块、长度计算模块、和跳闸模块。
行波模块从利用与相应母线相关联的测量设备获得的信号中检测多个行波。行波模块还确定来自信号的第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间。
长度计算模块基于第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间以及行波在连接相应母线的电力传输线中的传播速度来计算线路长度的值。长度计算模块还基于针对线路长度计算的值和连接相应母线的电力传输线的实际线路长度的比较来确定故障是内部故障和外部故障中的一者。
跳闸模块生成用于控制与连接相应母线的电力传输线相关联的开关装置的信号。跳闸模式根据故障为内部故障和外部故障中的一者的判定生成该信号。
附图说明
本发明的主题将在下文中参照附图中示出的示例性实施例进行更详细的说明,其中:
图1是根据本发明实施例的电力传输系统的简化表示;
图2是根据本发明实施例的保护装置与测量设备的连接的简化表示,该测量设备与电力传输系统的电力传输线相关联;
图3是根据本发明实施例的用于保护电力传输系统的装置的框图;
图4是根据本发明实施例的用于保护电力传输系统的方法的流程图;
图5是根据本发明另一实施例的电力传输系统的简化表示;
图6是根据本发明实施例的电力传输系统的线路中的故障的点阵图;
图7是示出根据示例实施方式的行波的第一峰值到达时间的图表;
图8是根据本发明另一实施例的用于保护电力传输系统的方法的流程图;以及
图9是针对不同测试情况获得的结果的表格。
具体实施方式
本发明的各个方面涉及电力传输系统中的故障保护。电力传输系统将两个以上电源/负载与两条以上传输线连接。例如,电力传输系统可以将AC系统与负载、两个变电站等连接。
参考图1,其示出了根据本发明实施例的电力传输系统100。如图所示,该系统连接两个电源,即,电源A和电源C(电源可以是变电站)。这两个电源与两条电力传输线(传输线或线路)——第一传输线(由L1表示)和第二传输线(由L2表示)连接。如图所示,L1在其端部与两条母线(或端子)——即,母线A和母线B连接,L2与两条母线(或端子)——即,母线B和母线C连接。可以有多条线路,在这种情况下,电力传输系统连接的实体之间可能有更多的线路、母线等。此外,两条母线之间可以连接一条以上线路,或者一条以上线路可以从母线引出。例如,在母线A和母线B之间可以连接两条线路,同时第三线路连接母线B和母线C,第四线路连接母线B和母线D(图1中未示出D)。
本发明提供了一种用于保护此类电力传输系统的方法。该方法响应于电力传输系统中的故障而执行,例如,在电力传输系统的线路(例如,L1或L2)中执行。该方法的目的在于,通过单端测量识别位于故障线路中的故障,并启用保护功能(即使当故障在区域-2中时)。在图1的情况下,线路的后半部分或后半段(由NP表示,其连接中点P和母线B)中的故障可能是(来自母线A)的区域-1或区域-2故障。在这种情况下,该方法识别故障是位于线路的后半部分(即,L1的NP)还是位于另一线路(L2)中。
故障部分(或故障线路)的识别用于控制与故障线路连接的开关装置。控制开关装置包括操作开关装置以保护(例如,断开)线路。开关装置可以是断路器,可以用IED或控制器控制该断路器。例如,开关装置可以是与图1所示的线路连接的断路器,例如,CB1或CB2。
利用与控制开关装置相关联的保护装置来执行该方法。例如,该方法可以由IED(或距离继电器或控制器)实现。这可能是与母线(例如,母线A)相关联的IED。图2示出了一个示例,其中,IED(202)与母线A相关联。IED从连接到电力传输线的一个或多个测量设备接收一个或多个信号。
在图2的示例中,电流互感器(CT)向IED提供单相/多相电流信号。显然,IED可以接收来自电流互感器、电压互感器、或其他测量设备的信号。此外,IED可以同时测量端子的电流和电压。IED可以接收来自测量设备的一个或多个信号,并从中获得测量值。
在一个实施例中,利用与电力传输系统相关联的装置执行该方法,其中,该装置具有多个模块。例如,该装置可以是线路一端的IED,其负责保护线路(例如,母线A处的IED202,用于保护线路1)。图3是该装置的简化框图。根据图3所示的实施例,多个模块包括输入接口(302)、行波模块(304)、长度计算模块(306)、跳闸模块(308)、和存储器(310)。
该装置的每个模块执行该方法的一个或多个步骤(结合图4的描述在此后描述)。应该注意的是,可以有更少或更多的模块。例如,一些步骤可以合并或集成到单个模块中。再如,一些步骤可以在其他装置中完成,并且可以用于保护装置。此外,可以使用一个或多个处理器来实现多个模块。例如,一个或多个处理器可以是IED(例如,IED 202)的处理器。因此,该方法的各个步骤可以以可执行指令的形式体现,并可以存储在存储器中。这些指令可以由用于执行所述方法的保护装置的处理器访问并执行。
参考图4,其示出了根据实施例的保护方法的流程图。将使用图5所示的电力传输系统作为示例来说明该方法。电力传输系统连接三个电力系统。如图5所示,电力传输系统具有四条电力传输线——l1、l2、l3、和l4。这里,l1和l2连接在母线A和母线B之间,l3连接在母线B和母线C之间,l4连接在母线B和母线D之间。
保护装置(诸如,IED 202、300)放置在母线A处。虽然图5只示出了一个保护装置,但是显然,不止一个保护装置可以与每条线路相关联。例如,可以为l1提供两个距离继电器,一个在母线A处,一个在母线B处,并且类似地为其他线路提供保护。再如,可以在线路的每端提供两个继电器。
电力传输系统中可能存在故障(或干扰),例如,在线路上可能存在故障(或干扰)。示例故障情况(故障)由F1、F2、F3、F4、和F5示出,其中,F1和F2是l1上的故障,F3是l4上的故障,F4是l2上的故障,F5是l3上的故障。在现有技术中,对于F1,母线A处的IED将检测其作为区域-1故障,并且没有任何延迟地操作,而对于故障F2到F5,IED将检测它们作为区域-2故障,并且在300-400ms(15-20个周期)的故意延迟之后操作。期望放置在母线A处的IED应该没有任何延迟地清除内部故障情况F1和F2。
上述针对故障情况F1和F2的响应要求快速识别故障线段(半段或部分(例如,MP、NP是图1所示的l1的半段))。这可以使用单端信息(即,在IED操作的本地端)来识别故障在受保护线路的后半段中还是在另一条线路中。故障线段的快速识别使得能够进行本发明提供的选择性或加速的区域-2操作。
当线路中存在故障时会生成行波。可以从在线路的一端进行的测量来检测这些行波,并确定波的特性(例如,峰值、到达时间等)。换句话说,可以从单端测量(单端方法)检测行波及行波的参数,或计算行波及行波的参数。
在402处,该方法包括从利用与电力传输系统的母线之一相关联的测量设备获得的信号中检测多个行波。可以利用行波模块检测行波,行波模块被配置成处理信号以检测行波及其特性(例如,峰值检测、到达时间等)。
在图5的系统中,母线A处的IED可以从母线A处的电流信号检测行波,其中,该电流信号是利用电流互感器获得的。例如,可以对电流信号进行数字化和处理,以检测行波。处理可以包括对当前信号应用变换(例如,克拉克变换),以及提取(电流)信号的空中模式(α分量或β分量)和地面模式分量。然后,可以将α分量或β分量输入到二阶带通/低通滤波器(例如,巴特沃斯滤波器)。带通/低通滤波器用于滤除不需要的噪声,并提取预定频率带内的行波。此过程可应用于单相,也可重复用于多相线路中的每相。
在404,根据信号确定第一行波、第二行波、和第三行波的第一峰值的到达时间。因此,对于每个提取的行波(例如,前三个行波),第一峰值到达时间可以由行波模块确定。可以使用峰值检测/确定技术来确定第一峰值的到达时间。在一种实施方式中,前沿跟踪(用在雷达系统中)用于确定到达时间。它克服了信号失真的影响,并允许在采样之间进行更精确的插值。
考虑母线A处的IED的受保护线路l1的后半部分中的故障情况F2。图6示出了故障的点阵图。从点阵图可以看出,第一行波阵面从故障点到达,第二行波和第三行波从母线B到达。这里,第二行波和第三行波从远程母线和/或故障点反射。可以从信号,即通过提取行波及其特性来确定第一峰值的到达时间。从点阵图我们可以推断出:
Figure BDA0003045619850000081
Figure BDA0003045619850000082
Figure BDA0003045619850000083
其中,d1=受保护线路(l1)的后半部分中发生故障时距母线A处的IED的故障位置距离;tA0=故障起始时间;tA1、tA2、和tA3=由母线A处的IED记录(确定和存储)的第一行波、第二行波、和第三行波阵面到达时间;
Figure BDA0003045619850000087
受保护线路的长度;和V=受保护线路(l1)的传播速度。
在406处,基于第一行波、第二行波、和第三行波的第一峰值的到达时间以及行波在连接相应母线(示例中的l1)的电力传输线中的传播速度来计算线路长度的值。可以利用长度计算模块计算线路长度的值,该长度计算模块被配置成计算线路长度的值,并利用所提取的行波特性(例如,到达时间)和其他与线路相关的信息(例如,线路长度、行波在线路中的传播速度)识别故障线路段(半段或部分)。诸如线路长度和波传播速度之类的信息可以通过保护装置(IED)获得,例如存储在其存储器中。
根据等式(1)-(3),受保护线路的长度可以按等式(4)计算:
Figure BDA0003045619850000084
其中,
Figure BDA0003045619850000086
表示使用到达时间和传播速度计算的受保护线路的长度。
等式(1)-(3)和(4)仅在故障位于线路(l1)的后半部分时有效,即,
Figure BDA0003045619850000085
因此,在408,该方法包括基于连接相应母线的电力传输线的线路长度的实际值和计算值的比较来确定故障是否是内部故障和外部故障之一。根据该方法,内部故障是获得信号的受保护传输线(即,获得母线A处的信号的l1)中的故障(F1,F2)。故障情况F1可以由保护装置检测,与区域-1故障一样。
通过比较受保护线路的计算长度和实际长度之间的差值与阈值(ε),可以识别故障线路段(即,后半部分或后半段是否有故障)。进行此比较是为了涵盖线路长度,即,区域-2工作区域,通常超过区域-1工作区域,即线路长度的75%以上(从测量信号的母线)。因此,可以通过检查来识别故障情况F2,
Figure BDA0003045619850000091
如果差值小于阈值,则判定故障为内部故障(例如,F2),否则判定故障为外部故障(即,在另一线路上)。
根据一种实施方式,1MHz的采样率的阈值是300米。例如,可以由操作人员或专家根据线路的历史数据来确定针对线路的阈值。这可以通过长度计算模块进行比较(例如,存储在存储器中)。
根据故障类型的判定,即故障是内部故障和外部故障之一,在410处,生成用于控制与受保护传输线相关联的开关装置的信号。因此,(母线A处的IED的)跳闸模块可以在故障是内部故障时,为母线A处与l1相关联的断路器生成跳闸信号。如果故障是外部故障,则跳闸模块在延迟后产生跳闸信号,即按照通常的区域-2操作。
以上使用图5所示的电力系统,以母线A处的IED执行该方法为例描述了该方法。应当注意,该方法可以用不同类型的电力传输系统来实现,在图1的描述中提供了其中的一些示例。此外,该方法可以通过在任何端子处的保护装置来实现,用于利用在相应端子处测量的信号保护与端子相关联的线路,以加速区域-2操作。
使用两个故障(内部和外部)情况来说明该方法的工作原理。
内部故障情况(F2):
图7示出了针对距离母线A 125km(线路的83.33%)处的故障的电流行波的三个峰值到达时间(在母线A处记录)。这三个峰值到达时间分别为431、603和775μs(微秒)。受保护线路的传播速度为2.90398525e+08m/s。使用等式(4)计算的线路长度为150.136km。实际的受保护线路长度(150公里)与计算的线路长度之间的差值为136米,小于阈值300米。因此,故障被识别为内部故障(受保护线路的后半部分)。
外部故障情况(F3):
考虑图5所示的线路4(l4)的25%(=25km)处的故障。由母线A处的IED记录的前三个行波的第一峰值的到达时间分别为603、775、和948μs。受保护线路和线路4的传播速度为2.90398525e+08m/s。使用等式(4)计算的线路长度为200.376km。实际的受保护线路长度与计算的线路长度之间的差值为50.37公里,不小于阈值300米。因此,该故障被识别为外部故障,如图8所示的典型区域-2故障。
在图8中,基于行波的内部故障计算是根据本文描述的方法,而基于相量计算的区域2检测方法是现有技术方法。根据本实施例,基于相量的方法和本文公开的方法的结果被组合用于区域2操作的选择性加速。
已考虑使用400kV、50Hz的四母线传输系统来测试该方法。受保护线路的长度为150公里。电流互感器(CT)模型被考虑用来从系统获取电流信号。在测试中,电流信号被以1MHz的采样率采集。测试中使用带通滤波器提取行波。该方法已经针对涵盖重要场景的不同测试情况进行了测试。得到的结果列于表1(如图9所示)。尽管该测试是针对1MHz的采样率进行的,但是该方法可以用其他(例如,较低的)采样频率来实现。如表1所示,通过使用该方法,可以针对所有测试情况准确地识别出故障线路分段。
本发明的基于行波的方法使用单端信息识别故障是在受保护线路的后半部分中还是在远程线路中。该方法不依赖于来自远端的装置的通信。此外,由于采用行波方法,可以在几毫秒内识别出故障线路,这比基于相量的方法更优越。故障位置信息用于加速区域-2操作(即,内部故障)。这种混合方法可以在一个周期的时间内清除区域-2内部故障,而无需任何通信。该保护方法经济可靠,便于实际应用。

Claims (9)

1.一种电力传输系统(100)中的用于保护的方法,所述电力传输系统包括两条或更多条电力传输线,其中,第一电力传输线(l1)在一端与第一母线(母线A)连接、在另一端与第二母线(母线B)连接,第二传输线(l2)在一端与所述第二母线连接、在另一端与第三母线(母线C)连接,所述方法包括:
从利用与所述电力传输系统的所述第一母线和所述第三母线中的一者相关联的测量设备获得的信号中检测(402)多个行波,其中,所述行波是由于所述电力传输系统中的故障生成的;
确定(404)从所述信号中检测到的第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间(tA1、tA2、和tA3);
基于所述第一行波、第二行波和第三行波的所述第一峰值的到达时间以及连接所述电力传输系统的相应母线的电力传输线中的波传播速度(V),计算(406)线路长度的值(flcal);
基于针对线路长度计算的值与连接所述相应母线的所述电力传输线的实际长度的比较,判定(408)所述故障是否是内部故障和外部故障中的一者,其中,所述内部故障是连接所述相应母线的所述电力传输线中的故障,并且其中,所述外部故障是连接所述电力传输系统的另一母线的电力传输线中的故障;以及
基于所述故障是所述内部故障和所述外部故障中的一者的判定,生成(410)用于控制与连接所述相应母线的所述电路传输线相关联的开关装置的信号,其中,所述开关装置被控制以保护所述电力传输系统。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,生成所述信号包括确定所述开关装置的操作时间,其中,当所述故障被判定为所述内部故障时,即刻操作所述开关装置,当所述故障被判定为所述外部故障时,在故意延迟之后操作所述开关装置。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述内部故障位于与相应的所述电力传输线相关联的保护装置的操作区域-2中。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,判定所述故障是否是所述内部故障和所述外部故障中的一者包括:将针对所述线路长度计算的值与连接所述相应母线的所述电力传输线的实际长度之间的差值与阈值进行比较。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述阈值(ε)与连接所述相应母线的所述电力传输线的后半部分中的内部故障相关联。
6.一种电力传输系统(100)中的用于保护的装置(202、300),所述电力传输系统(100)包括两条或更多条电力传输线,其中,第一电力传输线(l1)在一端与第一母线(母线A)连接、在另一端与第二母线(母线B)连接,第二传输线(l2)在一端与所述第二母线连接、在另一端与第三母线(母线C)连接,所述装置包括:
行波模块(304),用于:
从利用与所述电力传输系统的所述第一母线和所述第三母线中的一者相关联的测量设备获得的信号中检测多个行波,其中,所述行波是由于所述电力传输系统中的故障生成的;
确定从所述信号中检测到的第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间;
长度计算模块(306),用于:
基于所述第一行波、第二行波和第三行波的所述第一峰值的到达时间以及连接所述电力传输系统的相应母线的电力传输线中的传播速度,计算线路长度的值;
基于针对线路长度计算的值与连接所述相应母线的所述电力传输线的实际长度的比较,判定所述故障是否是内部故障和外部故障中的一者,其中,所述内部故障是连接所述相应母线的所述电力传输线中的故障,并且其中,所述外部故障是连接所述电力传输系统的另一母线的电力传输线中的故障;以及
跳闸模块(308),用于基于所述故障是所述内部故障和所述外部故障中的一者的判定,生成用于控制与连接所述相应母线的所述电力传输线相关联的开关装置的信号,其中,所述开关装置被控制以保护所述电力传输系统。
7.根据权利要求6所述的装置,其中,所述装置包括输入接口(302),用于从所述测量设备接收所述信号。
8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述测量设备获得所述电力传输系统的所述相应母线处的电流的测量值。
9.根据权利要求6所述的装置,其中,所述装置是与所述第一母线和第三母线中的一者相关联的距离继电器。
CN201980071812.6A 2018-10-31 2019-10-22 用于传输线的加速区域-2保护 Active CN112970162B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN201841041170 2018-10-31
IN201841041170 2018-10-31
PCT/IB2019/058986 WO2020089730A1 (en) 2018-10-31 2019-10-22 Accelerated zone-2 protection for transmission lines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112970162A true CN112970162A (zh) 2021-06-15
CN112970162B CN112970162B (zh) 2023-11-14

Family

ID=68426549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980071812.6A Active CN112970162B (zh) 2018-10-31 2019-10-22 用于传输线的加速区域-2保护

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11594876B2 (zh)
EP (1) EP3874572A1 (zh)
JP (1) JP7090213B2 (zh)
CN (1) CN112970162B (zh)
WO (1) WO2020089730A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4184737A1 (en) * 2020-12-31 2023-05-24 Hitachi Energy Switzerland AG Fault classification and zone identification in a power transmission system
CN113267699B (zh) * 2021-06-08 2022-07-26 武汉中原电子信息有限公司 供电线路窃电判断方法及其应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105474022A (zh) * 2013-09-16 2016-04-06 施瓦哲工程实验有限公司 通过计算行波到达时间使用行波进行故障定位
US20160216310A1 (en) * 2013-09-16 2016-07-28 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Fault location using traveling waves
CN106849023A (zh) * 2017-03-09 2017-06-13 西安科技大学 基于行波信息的广域后备保护关联域识别方法
WO2018007857A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-11 Abb Schweiz Ag A method and system for locating a fault in a mixed power transmission line
US20190280476A1 (en) * 2018-03-07 2019-09-12 Southern States, Llc Direction-to-fault and zone-based distance-to-fault electric power sectionalizer systems
CN111095005A (zh) * 2017-09-22 2020-05-01 施瓦哲工程实验有限公司 在电力输送系统中使用行波进行的距离保护

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4766549A (en) 1984-11-30 1988-08-23 Electric Power Research Institute, Inc. Single-ended transmission line fault locator
JP3319517B2 (ja) * 1992-06-23 2002-09-03 株式会社東芝 故障点標定装置
JPH0815363A (ja) * 1994-07-04 1996-01-19 Kansai Electric Power Co Inc:The 送電線の事故点標定方法
US7535233B2 (en) * 2004-07-15 2009-05-19 Cooper Technologies Company Traveling wave based relay protection
EP2873982B1 (en) * 2013-11-15 2016-04-27 ABB Technology AG A method of single-ended location in HVDC transmission lines
JP2015154670A (ja) 2014-02-18 2015-08-24 中国電力株式会社 短絡保護継電システム
US11061062B2 (en) * 2016-12-28 2021-07-13 Abb Power Grids Switzerland Ag Travelling wave based method for locating a fault in a transmission line and device therefor
US10656197B2 (en) * 2018-08-23 2020-05-19 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Accurate fault location method based on local measurements and remote currents

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105474022A (zh) * 2013-09-16 2016-04-06 施瓦哲工程实验有限公司 通过计算行波到达时间使用行波进行故障定位
US20160216310A1 (en) * 2013-09-16 2016-07-28 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Fault location using traveling waves
WO2018007857A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-11 Abb Schweiz Ag A method and system for locating a fault in a mixed power transmission line
CN106849023A (zh) * 2017-03-09 2017-06-13 西安科技大学 基于行波信息的广域后备保护关联域识别方法
CN111095005A (zh) * 2017-09-22 2020-05-01 施瓦哲工程实验有限公司 在电力输送系统中使用行波进行的距离保护
US20190280476A1 (en) * 2018-03-07 2019-09-12 Southern States, Llc Direction-to-fault and zone-based distance-to-fault electric power sectionalizer systems

Also Published As

Publication number Publication date
JP7090213B2 (ja) 2022-06-23
CN112970162B (zh) 2023-11-14
US20210399545A1 (en) 2021-12-23
WO2020089730A1 (en) 2020-05-07
JP2022506223A (ja) 2022-01-17
US11594876B2 (en) 2023-02-28
EP3874572A1 (en) 2021-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10422827B2 (en) Time-domain line differential protection of electric power delivery systems
US11056874B2 (en) Fault detection and protection during steady state using traveling waves
US10090664B2 (en) Time-domain directional line protection of electric power delivery systems
Sharafi et al. Ultra-high-speed protection of parallel transmission lines using current travelling waves
US10989752B2 (en) Distance protection using traveling waves in an electric power delivery system
US11307264B2 (en) Phase selection for traveling wave fault detection systems
Krzysztof et al. Regular paper Traveling Wave Fault Location In Power Transmission Systems: An Overview
US20160077150A1 (en) Fault detection in electric power delivery systems using underreach, directional, and traveling wave elements
US10345363B2 (en) High-fidelity voltage measurement using resistive divider in a capacitance-coupled voltage transformer
US11137436B2 (en) Secure traveling wave distance protection in an electric power delivery system
CN112970162B (zh) 用于传输线的加速区域-2保护
US11105832B2 (en) High-fidelity voltage measurement using a capacitance-coupled voltage transformer
Naidu et al. Accelerated Zone-2 Protection Scheme for Transmission Lines using Traveling Waves
Punam et al. Review multiterminal transmission lines protection techniques
Saha et al. Fault location–Basic concept and characteristic of methods
Saha et al. An efficient method for faulty phase selection in transmission lines
Bo et al. Combined positional and boundary protection for transmission lines
Hizam et al. Fault Detection, Classification And Location On An Underground Cable Network Using Wavelet Transform

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Swiss Baden

Applicant after: Hitachi energy Switzerland AG

Address before: Swiss Baden

Applicant before: ABB grid Switzerland AG

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Zurich, SUI

Applicant after: Hitachi Energy Co.,Ltd.

Address before: Swiss Baden

Applicant before: Hitachi energy Switzerland AG

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant