[發明專利]基于分布參數測量阻抗幅相特性的線路相間故障繼電保護方法

有效

• 申請號: 201310185886.7
• 申請日: 2013-05-19
• 公開（公告）號: CN103296658A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 曾惠敏;林富洪
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;福建省電力有限公司;福建省電力有限公司檢修分公司;福建省電力有限公司莆田電業局
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 福州展暉專利事務所 35201
• 代理人: 林天凱

技術領域

本發明涉及電力系統繼電保護技術領域，具體地說是涉及一種基于分布參數測量阻抗幅相特性的線路相間故障繼電保護方法。

背景技術

目前中國各省級電網已基本建成超高壓輸電網絡，超高壓輸電網絡是各省級電網的主網架結構。同時中國已建成晉東南—南陽—荊門1000kV交流輸電線路，根據國家電網發展規劃，未來中國將新建更多的特高壓交流輸電線路，形成西電東送、南北互供、全國聯網的格局。超/特高壓交流輸電網絡有利于減少輸電損耗，節省輸電成本，節能減排，同時又使中國電網更加智能、堅強、穩定、可靠。作為電網骨干線路，超/特高壓交流輸電線路發生故障后，若不能及時切除或誤切除，則對主電網系統影響較大，容易造成電網解列等重大事故。一旦超/特高壓交流輸電線路因故障遭到破壞，檢修難度大、時間長，會對國民經濟造成十分巨大的損失，因此對輸電線路保護裝置的選擇性、可靠性、靈敏性和快速性提出了更高的要求。

距離保護動作特性受系統運行方式影響小，在復雜電網中能夠有選擇性地切除故障，同時具有足夠的靈敏性和快速性，所以距離保護一直是電力系統輸電線路的主要保護方式。傳統阻抗距離保護采用集總參數描述輸電線路的物理特性，不考慮輸電線路分布電容的影響，通過測量電壓和測量電流比值計算測量阻抗，根據測量阻抗大小來反映故障點的遠近以決定是否發出跳閘信號。然而，傳統相間距離保護前提假設相間故障點電壓為零，實際上，在電力系統中，除了人為構造的金屬性相間短路故障外，相間故障點電壓為零幾乎是不可能，因此，相間短路故障點電壓會對相間距離保護動作性能造成嚴重的影響。

超/特高壓交流輸電線路上電壓、電流的傳輸具有明顯的波過程，輸電線路分布電容電流很大，對阻抗距離保護動作性能的影響不能忽略。李斌、賀家李和楊洪平等發表的《特高壓長線路距離保護算法改進》理論分析證明了，考慮線路沿線分布電容的影響，測量阻抗與故障距離呈雙曲正切函數關系，雙曲正切函數特性決定了阻抗繼電器耐過渡電阻能力差，過渡電阻所帶來的附加阻抗將嚴重影響阻抗繼電器的動作性能。超/特高壓遠距離輸電線路往往也是重負荷輸電線路，王賓、董新洲和薄志謙等人發表的《零序電抗繼電器在特高壓交流輸電線路上的適用性分析》理論分析證明了，重負荷電流會使阻抗距離保護動作靈敏度降低，因此，超/特高壓遠距離輸電線路上的重負荷電流對阻抗距離保護動作性能的影響不能忽略。據國家電網公司統計，相間故障是輸電線路的主要故障類型，占輸電線路故障比例較大，僅次于線路單相接地故障。因此，研究一種適用于超/特高壓交流輸電線路相間故障的繼電保護具有很重要的工程意義。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種動作性能不受分布電容電流、過渡電阻和負荷電流影響的基于分布參數測量阻抗幅相特性的線路相間故障繼電保護方法。

基于分布參數測量阻抗幅相特性的線路相間故障繼電保護方法，包括如下依序步驟：

（1）保護裝置測量輸電線路保護安裝處的故障相間電壓、故障相間電流和故障相間負序電流，作為輸入量；其中，φφ=AB、BC、CA相；

（2）保護裝置計算分布參數測量阻抗；其中，為故障相間電壓；為故障相間電流；為故障相間負序電流；φφ=AB、BC、CA相；；

；l_set為保護整定范圍；；；γ₁為輸電線路正序傳播常數，Z_c1為輸電線路正序波阻抗；tanh(.)為雙曲正切函數；

（3）保護裝置計算分布參數測量阻抗Z_φφ的|Z_φφ|和相角Arg(Z_φφ)，保護裝置判斷|Z_φφ|小于|Z_c1tanh(γ₁l_set)|和Arg(Z_φφ)落在（45°135°）范圍內是否成立，若成立，則判斷相間短路故障點位于保護整定范圍內，保護裝置發出動作跳閘信號，跳開輸電線路兩端的斷路器。

本發明的特點及技術成果：

本發明方法物理模型采用分布參數模型，不受分布電容電流的影響，適用于任何電壓等級，特別是超高壓/特高壓輸電線路。本發明方法通過判斷分布參數測量阻抗的幅值小于保護整定阻抗幅值和分布參數測量阻抗的相角落在（45°135°）范圍內是否成立構成輸電線路相間短路故障繼電保護，原理上消除了相間短路故障點電壓對保護動作性能的影響，動作性能不受過渡電阻的影響，不受負荷電流的影響，能正確可靠動作，具有很強的實用價值。

附圖說明