CN113824095A - 架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法 - Google Patents

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伍美娟
王晓卫
张惠智
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Abstract

本发明公开了架空‑电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，架空‑电缆混合线路为A型混合线路，整定方法具体按照以下步骤实施：对于架空线端距离I段保护，首先判断由架空线路端起线路全长85％内是否包含电缆线，若不包含电缆线，则采用架空线路工频电气参数计算零序电流补偿系数；否则，采用线路全长85％内架空线与电缆分别所占比例及工频电气参数计算零序电流补偿系数。对于电缆段距离I段保护，采用线路全长85％内架空线与电缆分别所占比例及工频电气参数计算零序电流补偿系数。通过优化架空‑电缆混合线路零序电流补偿系数的整定，能够提高架空‑电缆混合线路距离保护Ⅰ段的灵敏度。

Description

架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法。
背景技术
与架空线相比，电缆线具有输电可靠性高、节省可用空间以及美化城市等优点，且可用于岛屿与大陆或岛屿间的跨海输电，因此架空-电缆混合输电线路的应用广泛。
距离保护长期以来一直是复杂电网中高压输电线路的主要保护方式，其中接地距离保护反应发生概率最高的单相接地故障，接地距离保护的保护范围受零序补偿系数
Figure BDA0003232219650000011
影响。目前对距离保护的研究对象主要为单一参数的输电线路，而对于架空-电缆混合线路，因电缆的工频电气参数相对复杂且与架空线区别显著，架空-电缆混合线路的参数不均一，将使架空-电缆混合线路的零序电流补偿系数整定问题成为一个难题。现有的输电线路距离保护零序电流补偿系数整定方法采用架空-电缆混合线路全长等值阻抗整定，导致混合线路接地距离保护灵敏度较低。
发明内容
本发明的目的是提供架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，能够提高架空-电缆混合线路Ⅰ段接地距离保护的灵敏度。
本发明所采用的技术方案是，架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，架空-电缆混合线路为A型混合线路，包括一架空线段和一电缆线段，整定方法具体按照以下步骤实施：收集混合线路中架空线和电缆长度及工频电气参数，对架空线端和电缆线端距离保护零序电流补偿系数分别计算：
(1)对于架空线端距离保护，判断架空端起线路全长85％内是否包含电缆线；
若不包含电缆线，零序电流补偿系数采用架空线工频电气参数计算；
若包含电缆线，零序电流补偿系数采用混合线路由架空线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定；
(2)对于电缆线端距离保护，零序电流补偿系数采用混合线路由电缆线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定。
本发明的特点还在于：
工频电气参数为架空-电缆混合线路中架空线和电缆单位长度的零序电阻、零序电抗、正序电阻、正序电抗。
零序电流补偿系数采用架空线工频电气参数计算具体过程为：
Figure BDA0003232219650000021
Figure BDA0003232219650000022
其中，Rj0表示架空线单位长度的零序电阻、Rj1表示架空线单位长度的正序电阻、Xj0表示架空线单位长度的零序电抗、Xj1表示架空线单位长度的正序电抗。
架空线端距离保护零序电流补偿系数采用混合线路由架空线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定，具体过程为：
Figure BDA0003232219650000031
Figure BDA0003232219650000032
其中，Rj0表示架空线单位长度的零序电阻，Rj1表示架空线单位长度的正序电阻，Xj0表示架空线单位长度的零序电抗，Xj1表示架空线单位长度的正序电抗；Rd0表示电缆线单位长度的零序电阻，Rd1表示电缆线单位长度的正序电阻，Xd0表示电缆线单位长度的零序电抗，Xd1表示电缆线单位长度的正序电抗；Lj为混合线路中架空线段长度；Ld为混合线路由架空线端起线路全长85％中电缆线段长度。
电缆线端距离保护零序电流补偿系数采用混合线路由电缆线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定，具体过程为：
Figure BDA0003232219650000033
Figure BDA0003232219650000034
其中，Rj0表示架空线单位长度的零序电阻，Rj1表示架空线单位长度的正序电阻，Xj0表示架空线单位长度的零序电抗，Xj1表示架空线单位长度的正序电抗；Rd0表示电缆线单位长度的零序电阻，Rd1表示电缆线单位长度的正序电阻，Xd0表示电缆线单位长度的零序电抗，Xd1表示电缆线单位长度的正序电抗；Lj'为混合线路由电缆线端起线路全长85％中架空线段长度；Ld'为混合线路中电缆线长度。
本发明有益效果是：
本发明架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，通过优化架空-电缆混合线路零序电流补偿系数的整定，使得当混合线路距离I段保护范围发生短路故障时，测量阻抗能够更精确反应保护安装处至故障点的距离，能够提高架空-电缆混合线路距离保护Ⅰ段的灵敏度。
附图说明
图1是本发明中架空-电缆混合线路结构示意图；
图2是本发明架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，架空-电缆混合线路为A型混合线路，如图1所示，包括一架空线段和一电缆线段，整定方法具体按照以下步骤实施：收集混合线路中架空线和电缆长度及架空-电缆混合线路中，单位长度架空线、单位长度电缆线的零序电阻、零序电抗、正序电阻、正序电抗，对架空线端和电缆线端距离保护零序电流补偿系数分别计算：
如图2所示，分别对架空线端和电缆线端距离保护参数分析过程如下：
距离保护I段动作阻抗的整定考虑到电流、电压互感器的误差和保护装置本身的误差，引入了一个小于1的可靠系数Krel，Krel一般取0.8～0.85，即保护本线路全长的80％～85％，本发明取0.85，即线路全长的85％。
(1)对于架空线端距离保护，判断架空端起线路全长85％内是否包含电缆线；
若不包含电缆线，零序电流补偿系数采用架空线工频电气参数计算；具体过程为：
Figure BDA0003232219650000051
Figure BDA0003232219650000052
其中，Rj0表示架空线单位长度的零序电阻、Rj1表示架空线单位长度的正序电阻、Xj0表示架空线单位长度的零序电抗、Xj1表示架空线单位长度的正序电抗。
若包含电缆线，零序电流补偿系数采用混合线路由架空线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定；具体过程为：
Figure BDA0003232219650000053
Figure BDA0003232219650000054
其中，Rj0表示架空线单位长度的零序电阻，Rj1表示架空线单位长度的正序电阻，Xj0表示架空线单位长度的零序电抗，Xj1表示架空线单位长度的正序电抗；Rd0表示电缆线单位长度的零序电阻，Rd1表示电缆线单位长度的正序电阻，Xd0表示电缆线单位长度的零序电抗，Xd1表示电缆线单位长度的正序电抗；Lj为混合线路中架空线段长度；Ld为混合线路由架空线端起线路全长的85％中电缆线段长度。
(2)对于电缆线端距离保护，零序电流补偿系数采用混合线路由电缆线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定，具体过程为：
Figure BDA0003232219650000055
Figure BDA0003232219650000056
其中，Rj0表示架空线单位长度的零序电阻，Rj1表示架空线单位长度的正序电阻，Xj0表示架空线单位长度的零序电抗，Xj1表示架空线单位长度的正序电抗；Rd0表示电缆线单位长度的零序电阻，Rd1表示电缆线单位长度的正序电阻，Xd0表示电缆线单位长度的零序电抗，Xd1表示电缆线单位长度的正序电抗；Lj'为混合线路由电缆线端起线路全长的85％；Ld'为电缆线长度；L为架空-电缆混合线路总长度。
实施例
通过使用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了双侧电源架空-电缆混合线路模型。为说明本发明提出的距离保护
Figure BDA0003232219650000062
值优化整定方法的有效性，首先进行了由30km架空线与10km电缆线组成的混合线路在不同位置发生单相接地故障的仿真与阻抗计算，架空线端距离保护I段计算结果如表1所示，电缆端距离保护结果如表2所示。其中K为现有整定方法，K1为本发明方法整定方法。
表1
Figure BDA0003232219650000061
Figure BDA0003232219650000071
由表1可见，基于本发明方法整定方法计算得到的测量阻抗更接近于实际短路阻抗。其中基于现有整定方法的保护范围为77.50％，而本发明方法的保护范围为82.50％；由此可见，本发明方法整定方法增大了距离保护Ⅰ段的范围，提高了架空-电缆混合线路Ⅰ段距离保护的灵敏度。
表2
Figure BDA0003232219650000072
Figure BDA0003232219650000081
Figure BDA0003232219650000091
由表2可见，由于电缆线长度占线路全长比例较小，电缆端段保护基于现有整定方法和本发明方法的保护范围均为92.50％。
本发明还进行了不同长度的架空线与电缆线组成的混合线路的故障仿真与阻抗计算，现有整定方法与本发明整定方法架空线端距离I段保护范围结果如表3所示，电缆端距离I段保护范围结果如表4所示。其中K为现有整定方法，K1为本发明方法整定方法。
表3
Figure BDA0003232219650000092
由表3可见，在架空线段和电缆线段占混合线路全长比例不同的情况下，与现有方法相比，架空线端距离保护I段保护范围有所增加，即本发明方法可以提高架空-电缆混合线路距离保护Ⅰ段的灵敏度。
表4
Figure BDA0003232219650000101
由表4可见，对于电缆端距离保护I段，与现有方法相比，本发明方法在大多数情况下保护范围有所提高或保持不变，仅在电缆占线路全长比例很小时灵敏度会下降。
由此可见，本发明通过优化架空-电缆混合线路零序电流补偿系数的整定，使得当混合线路I段保护范围发生短路故障时，测量阻抗能够更精确反应保护安装处至故障点的距离，能够提高架空-电缆混合线路距离保护Ⅰ段的灵敏度。

Claims (5)

1.架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，所述架空-电缆混合线路为A型混合线路，包括一架空线段和一电缆线段，其特征在于，所述整定方法具体按照以下步骤实施：收集混合线路中架空线和电缆长度及工频电气参数，对架空线端和电缆线端距离保护零序电流补偿系数分别计算：
(1)对于架空线端距离保护，判断架空端起线路全长85％内是否包含电缆线；
若不包含电缆线，零序电流补偿系数采用架空线工频电气参数计算；
若包含电缆线，零序电流补偿系数采用混合线路由架空线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定；
(2)对于电缆线端距离保护，零序电流补偿系数采用混合线路由电缆线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定。
2.根据权利要求1所述架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，其特征在于，所述工频电气参数为架空-电缆混合线路中架空线和电缆单位长度的零序电阻、零序电抗、正序电阻、正序电抗。
3.根据权利要求2所述架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，其特征在于，所述零序电流补偿系数采用架空线工频电气参数计算具体过程为：
Figure FDA0003232219640000011
Figure FDA0003232219640000012
其中，Rj0表示架空线单位长度的零序电阻、Rj1表示架空线单位长度的正序电阻、Xj0表示架空线单位长度的零序电抗、Xj1表示架空线单位长度的正序电抗。
4.根据权利要求2所述架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，其特征在于，所述零序电流补偿系数采用混合线路由架空线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定具体过程为：
Figure FDA0003232219640000021
Figure FDA0003232219640000022
其中，Rj0表示架空线单位长度的零序电阻，Rj1表示架空线单位长度的正序电阻，Xj0表示架空线单位长度的零序电抗，Xj1表示架空线单位长度的正序电抗；Rd0表示电缆线单位长度的零序电阻，Rd1表示电缆线单位长度的正序电阻，Xd0表示电缆线单位长度的零序电抗，Xd1表示电缆线单位长度的正序电抗；Lj为混合线路中架空线段长度；Ld为混合线路由架空线端起线路全长85％中电缆线段长度。
5.根据权利要求1所述架空-电缆混合线路距离保护零序电流补偿系数整定方法，其特征在于，所述零序电流补偿系数采用混合线路由电缆线端起线路全长85％内架空线和电缆分别所占比例及工频电气参数整定，具体过程为：
Figure FDA0003232219640000023
Figure FDA0003232219640000024
其中，Rj0表示架空线单位长度的零序电阻，Rj1表示架空线单位长度的正序电阻，Xj0表示架空线单位长度的零序电抗，Xj1表示架空线单位长度的正序电抗；Rd0表示电缆线单位长度的零序电阻，Rd1表示电缆线单位长度的正序电阻，Xd0表示电缆线单位长度的零序电抗，Xd1表示电缆线单位长度的正序电抗；Lj'为混合线路由电缆线端起线路全长85％中架空线段长度；Ld'为混合线路中电缆线长度。
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