[發明專利]一種基于集中參數Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法

有效

• 申請號: 201210038391.7
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102565629A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 束洪春;張蘭蘭;董俊
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于集中參數Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法，屬于電力系統繼電保護技術領域。

背景技術

自動重合閘技術是保證電力系統安全穩定運行的一種有效措施。統計表明，在超、特高壓輸電線路故障中，超過70%的故障是單相接地故障，而單相故障中80%為瞬時性故障，因此在我國超、特高壓系統中廣泛采用單相重合閘。由于選相跳閘的需要，選相元件成為高壓保護裝置中的重要元件。常規選相方法主要有突變量選相、電流差動選相、行波選相。突變量選相動作迅速，但系統振蕩時突變量選取困難；電流差動選相可靠靈敏，但運用到長線時，受分布電容電流影響很大；行波選相由于行波信號的不易捕捉性和不可重復性限制其可靠性，由于基于模型的時域故障選相原理具有從暫態到穩態的故障全過程數據都適用、無需經過時頻域的轉換、直接用采樣點就可以進行保護算法，且所需數據窗極短等優點，將成為今后的一個發展趨勢。

對于采用單相重合閘的超、特高壓輸電線路，要求區內單相故障跳單相，多相故障跳三相，所以選相問題的關鍵是找出區內單相故障的故障相。本專利選取被保護線路兩端電壓電流模量，根據交流輸電線路線模等效網絡的特性以及其Π模型的基爾霍夫電流定理，模擬計算輸電線路末端各模量電流，通過比較各模量模擬電流波形與實測電流波形給出動作判據。本發明在短時窗內，通過測后模擬方法快速區分單相與多相故障，且單相故障時可以正確識別出故障相，構成一種快速選相元件。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于集中參數Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法，以期滿足故障選相的可靠性與速動性，為自動重合閘技術提供可靠依據。

本發明的技術方案是：當交流輸電線路發生故障時，在短時窗內，實測輸電線路首、末兩端電壓和電流，根據交流輸電線路線模等效網絡的特性及其Π模型的基爾霍夫電流定理，得到線路末端模擬電流公式????????????????????????????????????????????????,通過實測輸電線路首、末兩端的電壓和電流，模擬計算輸電線路末端電流；再計算模擬電流波形與實測電流波形的相關系數，根據相關系數的極性，判斷識別輸電線路單相或多相故障。

本基于集中參數Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法的具體步驟如下：

（1）交流線路保護的突變量啟動元件檢測到故障后啟動，實測記錄線路兩端三相電流和電壓波形；

（2）將實測的首端M側電壓u_MA、u_MB、u_MC代入如下擴展的karrenbauer變換公式，得到其相應的零模分量u_M0和三個線模分量u_Mα、u_Mβ和u_Mγ：

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式中，u_MA、u_MB、u_MC分別為M端三相電壓，u_M0為零模電壓，u_Mα、u_Mβ和u_Mγ分別為三個線模電壓；

（3）按步驟（2）同樣方法，得到線路首端M側的三相電流的線模分量i_Mp和末端N側的三相電壓、電流的線模分量u_Np、i_Np，p分別為α、β和γ，代表三個線模分量；

（4）在短時窗內，利用實測得到的電壓、電流數據，根據集中參數Π模型的基爾霍夫電流定理得到的如下公式，計算線路N側的模擬電流：

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