自适应低频输电线路电流差动保护方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自适应低频输电线路电流差动保护方法及系统。本发明专利技术采用的技术方案为：保护装置采集低频输电线路两侧的电流；两侧保护装置利用通道进行信息交互共享两侧电气量，并计算得到低频输电线路两侧的相电流、相差动电流及相制动电流；结合故障前低频输电线路两侧的负荷电流信息，自适应调整比率制动差动保护中的比率制动系数，构成自适应线路电流差动保护；各相独立进行故障判断。本发明专利技术有效解决了传统输电线路电流差动保护方法不适用于低频输电线路的问题，提高了输电线路电流差动保护的灵敏性、可靠性和速动性。可靠性和速动性。可靠性和速动性。

Adaptive current differential protection method and system for low frequency transmission lines

【技术实现步骤摘要】
自适应低频输电线路电流差动保护方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统领域，涉及继电保护方法，具体地说是一种自适应低频输电线路电流差动保护及系统。

技术介绍

[0002]在传统工频电力系统中，光纤电流差动保护作为线路保护的主保护得到了广泛应用。光纤电流差动保护原理较为先进，其利用线路两端电气量进行差动和制动电流的计算，通过对差动电流和制动电流比率的计算来判别区内外故障。
[0003]受风能、太阳能和土地资源约束，我国2/3以上的风电和光伏在海上及荒漠化地区集中开发、远距离输送。中远海海上风电等场景将大量出现，采用工频交流输电方式，大型新能源基地的电压稳定和宽频带振荡等问题突出，成为制约新能源发电大规模开发的关键因素。
[0004]低频输电系统利用线路阻抗随频率等比降低的规律，将频率降低的同时，可使输变电系统电抗减少，电气距离缩短，提升输送功率极限。应用于海上风电交流送出时，由于线路沿线的充电电流减小，可以提升海上风电交流送出距离、节约无功补偿装置投资。
[0005]低频系统输电线路发生故障时，由电力电子器件的控制策略作用产生的故障电流受限、相位受控，导致差动电流与制动电流幅值相差不大，在线路重载条件下尤为明显，给光纤电流差动保护比率制动系数的整定带来困难。因此，需要研究新的差动保护原理，以提高保护性能。

技术实现思路

[0006]为解决低频输电线路内部故障时，由电力电子器件的控制策略作用产生的故障电流受限、相位受控导致的光纤电流差动保护可能会拒动的问题，本专利技术提供一种自适应低频输电线路电流差动保护及系统。
[0007]本专利技术采用的一种技术方案为：自适应低频输电线路电流差动保护方法，其包含如下步骤：
[0008]1)采集低频输电线路两侧的瞬时电流，并接入保护装置；
[0009]2)两侧保护装置利用通道进行信息交互共享两侧电气量，并计算得到低频输电线路两侧的相电流、相差动电流及相制动电流；
[0010]3)结合故障前低频输电线路两侧的负荷电流信息，自适应调整比率制动差动保护中的比率制动系数，构成自适应线路电流差动保护；
[0011]4)各相独立进行故障判断，当某相相差动电流与制动电流的关系满足自适应线路电流差动保护判据时，判断线路区内发生故障，自适应线路电流差动保护动作，低频输电线路两侧本相断路器跳开；反之，自适应线路电流差动保护不动作。
[0012]进一步地，两侧保护装置利用两侧电气量计算得到的相电流、相差动电流及相制动电流，
[0013][0014][0015]其中，为线路两侧电流，为相序，m、n代表线路两侧；为线路相差动电流幅值，为相制动电流幅值。
[0016]进一步地，自适应线路电流差动保护的判据如下：
[0017][0018]其中，为线路相差动电流幅值，为相制动电流幅值，k为电流差动保护制动系数，其根据故障前线路两侧的负荷电流信息自动调节。
[0019]更进一步地，对电流差动保护制动系数k的调整方式为：
[0020][0021]其中，I
load
为故障前线路负荷电流幅值，即I
set
为保护装置设置的电流差动保护定值；I
N
为CT二次额定值；k1、k2均为常数；I
load
、I
N
、I
set
均为二次值。
[0022]再进一步地，k1、k2的取值范围是0.1～0.6。
[0023]本专利技术采用的另一种技术方案为：自适应低频输电线路电流差动保护系统，其包含：
[0024]瞬时电流采集单元：采集低频输电线路两侧的瞬时电流，并接入保护装置；
[0025]电流计算单元：两侧保护装置通过光纤通道进行信息交互共享两侧电气量，并计算得到低频输电线路两侧的相电流、相差动电流及相制动电流；
[0026]自适应线路电流差动保护构成单元：结合故障前低频输电线路两侧的负荷电流信息，自适应调整比率制动差动保护中的比率制动系数，构成自适应线路电流差动保护；
[0027]判据判断单元：各相独立进行故障判断，当某相相差动电流与制动电流的关系满足自适应线路电流差动保护判据时，判断线路区内发生故障，自适应线路电流差动保护动作，低频输电线路两侧本相断路器跳开；反之，自适应线路电流差动保护不动作。
[0028]本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术提出的自适应线路电流差动保护具有灵敏度高、可靠性强的特点。本专利技术能够解决低频系统输电线路发生故障时电力电子器件的控制策略作用产生的故障电流受限、相位受控导致差动保护拒动问题，提高了低频输电线路电流差动保护的灵敏性和速动性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术自适应低频输电线路电流差动保护方法的流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例中典型220kV低频输电系统模型示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例中轻载情况下单相接地故障电流波形图；
[0032]图4为本专利技术实施例中重载情况下单相接地故障电流波形图；
[0033]图5为本专利技术轻载情况下单相接地故障时差动保护制动系数图；
[0034]图6为本专利技术重载情况下单相接地故障时差动保护制动系数图；
[0035]图7为本专利技术自适应低频输电线路电流差动保护系统的结构框图。
具体实施方式
[0036]下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。
[0037]实施例1
[0038]图1为本专利技术自适应低频输电线路电流差动保护方法的流程图，主要包括以下步骤：
[0039](1)采集低频输电线路两侧的瞬时电流和电压，包括两侧PT、CT二次侧的相电流和电压瞬时值，并接入保护装置。
[0040](2)两侧保护装置利用通道进行信息交互共享两侧电气量，电气量包括两侧CT二次侧的相电流瞬时值，并计算得到低频线路两侧的相电流幅值相角及差动电流、制动电流幅值：
[0041][0042][0043]其中，为线路两侧电流，为相序，m、n代表线路两侧；为线路相差动电流幅值，为相制动电流幅值。
[0044]3)结合故障前低频输电线路两侧的负荷电流信息，自适应调整比率制动差动保护中的比率制动系数，构成自适应线路电流差动保护，自适应线路电流差动保护的判据如下：
[0045][0046]其中，k为电流差动保护制动系数，其根据故障前线路两侧的负荷电流信息自动调节。
[0047][0048]其中，I
load
为故障前线路负荷电流幅值，即I
set
为保护装置设置的电流差动保护定值；I
N
为CT额定值；k1、k2为常数，取值范围是0.1～0.6，k1的典型取值为0.2，k2的典型取值为0.4。I
load
、I
N
、I
set
均为二次值。
[0049]4)各相独立进行故障判断，当某相相差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.自适应低频输电线路电流差动保护方法，其特征在于，包含如下步骤：1)采集低频输电线路两侧的瞬时电流，并接入保护装置；2)两侧保护装置利用通道进行信息交互共享两侧电气量，并计算得到低频输电线路两侧的相电流、相差动电流及相制动电流；3)结合故障前低频输电线路两侧的负荷电流信息，自适应调整比率制动差动保护中的比率制动系数，构成自适应线路电流差动保护；4)各相独立进行故障判断，当某相相差动电流与制动电流的关系满足自适应线路电流差动保护判据时，判断线路区内发生故障，自适应线路电流差动保护动作，低频输电线路两侧本相断路器跳开；反之，自适应线路电流差动保护不动作。2.根据权利要求1所述的自适应低频输电线路电流差动保护方法，其特征在于，两侧保护装置利用两侧电气量计算得到的相电流、相差动电流及相制动电流，护装置利用两侧电气量计算得到的相电流、相差动电流及相制动电流，其中，为线路两侧电流，为A、B、C相，m、n代表线路两侧；为线路相差动电流幅值，为相制动电流幅值。3.根据权利要求1所述的自适应低频输电线路电流差动保护方法，其特征在于，自适应线路电流差动保护的判据为：其中，为线路相差动电流幅值，为相制动电流幅值，k为电流比率差动保护制动系数，其根据故障前线路两侧的负荷电流信息自动调节。4.根据权利要求3所述的自适应低频输电线路电流差动保护方法，其特征在于，对电流比率差动保护制动系数k的调整方式为：其中，I
load
为故障前线路负荷电流幅值，即I
set
为保护装置设置的电流差动保护定值；I
N
为CT二次额定值；k1、k2均为常数；I
load
、I
N
、I
set
均为二次值。5.根据权利要求4所述的自适应低频输电线路电流差动保护方法，其特征在于，k1、k2的取值范围是0.1～0.6。6.自适应低频输电线路电流差动...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱政旭，潘武略，方愉冬，曹文斌，裘鹏，裘愉涛，戚宣威，吴俊，吴佳毅，王松，陈明，方芳，孙文文，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：