输电线路纵联保护方法技术

本发明专利技术涉及电力系统输电线路继电保护领域，尤其涉及超高压和特高压长线路上进行电流差动保护和相位差动保护的场合。为解决目前在超高压和特高压长线路上，传统的电流差动保护和相位差动保护受分布电容电流影响很大的问题，从而提高继电保护的灵敏度，及其运行的安全性、可靠性，本发明专利技术采用的技术方案是，按照一种输电线路模型公式，计算得到线路一侧当前时刻电流量的计算值，然后用一种滤波算法，对电流实测值和计算值进行滤波，得到各自的基波矢量，然后分别仿照传统的分相电流差动保护和相位差动保护对线路一侧的实测值和计算值进行比较，即比较同侧量。本发明专利技术主要用于电力系统中电网输电线路的保护。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统输电线路继电保护领域，尤其涉及超高压或特高压长线路上进行电流差动保护和相位差动保护的场合。
技术介绍
迄今为止，输电线纵联保护的原理主要有比较线路两端功率方向的方向纵联保护，比较线路两端电流相位的相位差动纵联保护和比较两端全电流的电流差动纵联保护。1994年中国电力出版社(China Electric Power Press)出版，贺家李，宋从矩，(He Jiali，Song Congju)编写的《电力系统继电保护原理》(Principles of Protective relaying in Electric PowerSystems)，阐述了该种保护的原理，这些原理各有其优点和缺点。其中电流差动原理，尤其是分相电流差动原理和相位差动原理具有明显的优越性。但是在超高压、特高压长线路上，分布电容电流较大，尤其在故障的暂态过程中电容电流更大，并且随着故障电压中谐波的频率增大而增大，难以进行有效的补偿。这极大地影响了电流差动保护和相位差动保护在外部故障时的安全性和内部故障时的可靠性，参见贺家李，李永丽，郭征，李斌，董新洲(HeJiali，Li，Yongli，Guo Zheng，Li Bin，Dong Xinzhou).著特高压输电线继电保护配置方案(一)特高压输电线的结构与运行特点，(Relay protection for UHV transmission linesPart One Construction and Operation Characteristics).电力系统自动化(Automation ofElectric Power System)，2002，26(23)1-6.；以及贺家李，李永丽，李斌，郭征，董新洲(He Jiali，Li Yongli，Li Bin，Guo Zheng，Dong Xinzhou).著特高压输电线继电保护配置方案(二)保护配置方案(Relay protection for UHV transmission linesPart TwoConfiguration of relay protection system).电力系统自动化(Automation of ElectricPower System)2002，26(24)1-6。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，解决目前在超高压和特高压长线路上，传统的电流差动保护和相位差动保护受分布电容电流影响很大的问题，从而提高继电保护的灵敏度，及其运行的安全性、可靠性，本专利技术采用的包括下列步骤在输电线两侧配置电流差动纵联保护或相位差动纵联保护，在一侧通过采样得到保护安装处各时刻电压、电流采样值，在另一侧也通过采样得到保护安装处各时刻电压、电流采样值，以所述一侧当前时刻的电压量和以前时刻的电压、电流量和另一侧的对应相同时刻电压、电流量，按照一种输电线路模型公式，计算得到所述一侧当前时刻电流量的计算值，然后用滤波算法对所述一侧的电流实测值和计算值进行滤波，得到各自的基波矢量，然后分别仿照传统的分相电流差动保护或相位差动保护对实测值和计算值进行比较，形成一侧保护的动作量； 以所述一侧以前时刻的电压、电流量和另一侧对应相同时刻电压、电流量以及当前时刻的电压量，按照一种输电线路模型公式，计算得到所述另一侧当前时刻电流量的计算值，然后用滤波算法对所述另一侧的电流实测值和计算值进行滤波，得到各自的基波矢量，然后可以仿照传统的分相电流差动保护或者相位差动保护对实测值和计算值进行比较，形成另一侧保护的动作量；如果仿造分相电流差动保护，则在线路两侧分别求出电流实测值和计算值之差后，在两侧分别按给定的定值，判断是否有内部故障，定值可按大于外部故障时可能产生的最大不平衡动作量给定，如果一侧动作量大于定值，则跳开该侧相应断路器，并通过通信通道发出跳闸信号或允许信号跳开对端；如果仿造相位差动保护，则设相位差动保护比较I1&+k·I2&电流，称为比相电流或操作电流，k为系数，在输电线路两侧由实测电流得到比相电流，用一种输电线路模型公式再计算出两侧比相电流的计算值，在两侧分别将比相电流实测值相位与其计算值相位进行比较，按给定的定值进行判断，在任一侧如果大于定值，则判为发生区内故障，立即跳开本端断路器，并通过通信通道发出跳闸信号或允许信号跳开对端。其中，所述的输电线路模型公式为贝瑞隆模型或考虑参数频率特性的模型中的一种；所述的滤波算法是如下算法中的一种半波差分傅氏算法、全波差分傅氏算法、最小二乘算法、改进的傅氏算法、卡尔曼滤波算法；所述的传输线路为三相线路，所述的电流、电压为每一相上的电流和电压；所述的系数k为6至8。由以上分析可以看出本专利技术提出的基于输电线路仿真模型(如贝瑞隆模型、考虑参数频率特性的模型)的纵联保护判据与传统的判据相比，差别就在于前者是比较同侧量，后者是比较异侧量。因为线路有分布电容电流，使用异侧量相比较就会受其影响，而使用同侧量相比较就避免了电容电流的影响，从而提高继电保护的灵敏度，及其运行的安全性、可靠性。附图说明图1是输电线路每一模量上的贝瑞隆等值计算电路图2是输电线路一侧保护判据的计算过程图3是仿真时使用的系统图具体实施方式下面以输电线的一种模型——贝瑞隆模型为例，结合附图和实施方法进一步说明本专利技术。由Bergeron提出的贝瑞隆模型是一种精确的输电线路模型，它反映了输电线路内部无故障时(包括稳态运行和区外故障)两端电压电流之间的关系，参见H.W.Dommel.著“DigitalComputer Solution of Electro-Magnetic Transients in Single and MultiphaseNetworks.”，文献IEEE，期刊号PAS-88，1969，April388-399。而线路内部故障时，相当于在故障点增加了一个节点，这种关系被破坏。本专利技术提出利用这一差别区分线路内部和外部故障，构成两种新的差动保护方法。这两种新的保护方法自动地考虑了电容电流的影响，解决了需要电容电流补偿的难题。输电线贝瑞隆模型简介，参见吴维韩，张芳榴(Wu Weihan，Zhang Fangliu)著电力系统过电压数值计算(Numerical Calculation Of Over Voltages In Power Systems).科学出版社(Press Of Science)1989.2。输电线路的各相之间都是有耦合的，这表现在线路电阻、电容、电感参数(在超高压和特高压线路上可忽略电导)矩阵中有非零的非对角元素。无论是完全换位的平衡线路还是不平衡线路，都可以通过一定的转换矩阵使其参数矩阵完全对角化或近似对角化即转化为模分量，从而形成相互之间没有耦合的模分量。其中线路的每一模分量都满足贝瑞隆模型，如图1。图中所示为每一模分量的一相线路。本专利技术举例采用Karenbauer变换矩阵求模分量，对于3相均匀换位线路来说，变换矩阵形式如下S=1111-2111-2S-1=131111-1010-1]]>对于非均匀换位线路不能使用固定的模变换矩阵，可以根据线路参数在实域或复数域中求解模变换矩阵。对于每一模分量有Z0=L0/C0;Z=Z0+R/4;]]&g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路纵联保护方法，其特征是包括下列步骤：在输电线两侧配置电流差动纵联保护或相位差动纵联保护，在一侧通过采样得到保护安装处各时刻电压、电流采样值，在另一侧也通过采样得到保护安装处各时刻电压、电流采样值，以所述一侧当前时刻的电压量和 以前时刻的电压、电流量和另一侧的对应相同时刻电压、电流量，按照一种输电线路模型公式，计算得到所述一侧当前时刻电流量的计算值，然后用滤波算法对所述一侧的电流实测值和计算值进行滤波，得到各自的基波矢量，然后分别仿照传统的分相电流差动保护或相位差动保护对实测值和计算值进行比较，形成一侧保护的动作量；以所述一侧以前时刻的电压、电流量和另一侧对应相同时刻电压、电流量以及当前时刻的电压量，按照一种输电线路模型公式，计算得到所述另一侧当前时刻电流量的计算值，然后用滤波算法对所述另一侧的 电流实测值和计算值进行滤波，得到各自的基波矢量，然后可以仿照传统的分相电流差动保护或者相位差动保护对实测值和计算值进行比较，形成另一侧保护的动作量；如果仿造分相电流差动保护，则在线路两侧分别求出电流实测值和计算值之差后，在两侧分别按给定 的定值，判断是否有内部故障，定值可按大于外部故障时可能产生的最大不平衡动作量给定，如果一侧动作量大于定值，则跳开该侧相应断路器，并通过通信通道发出跳闸信号或允许信号跳开对端；如果仿造相位差动保护，则设相位差动保护比较Ｉ↓［１］↑［＆］＋ ｋ.Ｉ↓［２］↑［＆］电流，称为比相电流或操作电流，ｋ为系数，在输电线路两侧由实测电流得到比相电流，用一种输电线路模型公式再计算出两侧比相电流的计算值，在两侧分别将比相电流实测值相位与其计算值相位进行比较，按给定的定值进行判断，在任一侧如果大于定值，则判为发生区内故障，立即跳开本端断路器，并通过通信通道发出跳闸信号或允许信号跳开对端。...

【技术特征摘要】
1.一种输电线路纵联保护方法，其特征是包括下列步骤在输电线两侧配置电流差动纵联保护或相位差动纵联保护，在一侧通过采样得到保护安装处各时刻电压、电流采样值，在另一侧也通过采样得到保护安装处各时刻电压、电流采样值，以所述一侧当前时刻的电压量和以前时刻的电压、电流量和另一侧的对应相同时刻电压、电流量，按照一种输电线路模型公式，计算得到所述一侧当前时刻电流量的计算值，然后用滤波算法对所述一侧的电流实测值和计算值进行滤波，得到各自的基波矢量，然后分别仿照传统的分相电流差动保护或相位差动保护对实测值和计算值进行比较，形成一侧保护的动作量；以所述一侧以前时刻的电压、电流量和另一侧对应相同时刻电压、电流量以及当前时刻的电压量，按照一种输电线路模型公式，计算得到所述另一侧当前时刻电流量的计算值，然后用滤波算法对所述另一侧的电流实测值和计算值进行滤波，得到各自的基波矢量，然后可以仿照传统的分相电流差动保护或者相位差动保护对实测值和计算值进行比较，形成另一侧保护的动作量；如果仿造分相电流差动保护，则在线路两侧分别求出电流实测值和计算值之差后，在两侧分别按给定的定值，判断是否有内部故障，定值可按大于外部故障时可能产生的最大不平衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺家李，郭征，
申请(专利权)人：贺家李，郭征，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]