[發明專利]基于電壓故障分量的超高壓線路故障選相方法

有效

• 申請號: 201310386533.3
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103439624A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 陳旸;胡炎;邰能靈;張沛超
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/08
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種高壓電網技術領域的方法，具體是一種基于電壓故障分量的超高壓線路故障選相方法。

背景技術

隨著電能利用的廣泛發展，許多國家都在興建大容量水電站、火電廠、核電站以及電站群，而動力資源又往往遠離負荷中心，只有采用超高壓輸電才能有效而經濟地實現輸電任務。超高壓輸電可以增大輸送容量和傳輸距離，降低單位功率電力傳輸的工程造價，減少線路損耗，節省線路走廊占地面積，具有顯著的綜合經濟效益和社會效益。另外，大電力系統之間的互聯也需要超高壓輸電來完成。超高壓輸電的使用范圍大致如表超高壓輸電使用范圍所列。若以220千伏輸電指標為100％，超高壓輸電每公里的相對投資、每千瓦時電輸送一百公里的相對成本以及金屬材料消耗量等,均有大幅度降低,線路走廊利用率則有明顯提高。超高壓輸電是發電容量和用電負荷增長、輸電距離延長的必然要求，是電力工業發展水平的重要標志之一，我國已逐步形成以500千伏輸電為骨干的超高壓電力系統。

超高壓輸電線路是超高壓輸電系統中最重要的元件之一，其特點是輸電線路長，故障發生概率高，它的安全性和可靠性不僅關系到本區系統的穩定性，而且將直接影響與其相連區域電網甚至整個大電網的穩定運行，自動重合閘和距離保護元件都需要正確地選出故障相別，同時要求選相快速，準確度高，提高超高壓輸電線路選相元件的選相速度和準確度對保證超高壓輸電系統的安全性與可靠性意義重大。

目前高壓輸電線路中所采用的選相元件在不同的過渡電阻、故障位置、故障類型、強弱電源側等故障條件下，都存在著無法快速準確識別故障相的情況。突變量選相和序分量選相為電力系統中應用較為廣泛的兩種故障分量選相元件，但序分量選相在弱電源側靈敏度不足，且序分量的計算是對三相正弦分解的結果，在暫態過程中電流不完全是正弦的，分析比較困難，正、負序分量的計算需要移相，只有對穩態正弦量才能移相，因此對快速保護應用正、負分量選相方式需慎重。突變量選相主要包括相電流差突變量選相、相電壓差突變量選相及電流電壓綜合突變量選相。其中，相電流差突變量選相具有靈敏度高、受負荷分量、系統頻率偏移及過渡電阻影響小等優點，但短路電流中含有非周期分量，三種相電流突變量可能存在很大偏差，會把三相短路誤判為兩相短路故障；且在弱電源側由于故障電流分配系數的影響，弱電源側僅僅流過零序分量，相電流差突變量選相會出現靈敏度不足的問題；而電壓突變量選相在弱電源側具有較高的靈敏度，在強電源側靈敏度不足；電壓電流復合突變量在大部分情況下都會收到很好的選相效果，但是當系統和故障參數滿足一定條件時，仍然存在靈敏度不足和兩相接地故障誤判為三相接地故障等缺陷。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN102255292，公開日2011-11-23，公開了一種基于參數識別的高壓輸電線路距離保護方法，包括：采集三相電壓和電流；然后進行低通濾波、采樣保持和A/D轉換后，得到三相采樣值；對三相采樣值進行相-模變換，應用考慮線路頻變參數特性的補償算法補償至線路末端，經模-相變換得到補償點的三相電壓和電流；對三相分別應用對應相的三系數解微分方程法進行計算，結合故障選相元件結果，在發生單相接地故障時，根據故障相計算結果確定故障位置。但該技術需加入補償，并經過模-相變換和解微分方程，算法復雜，計算量大。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于電壓故障分量的超高壓線路故障選相方法，在不同的故障位置、故障類型、過渡電阻、初始相角等故障條件下均具有較高的靈敏度和可靠性，并可在故障后半周波內快速準確地選出故障相；同時，該方案在強弱電源側均具有足夠的靈敏度。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明通過采集線路故障時保護安裝處的三相電壓信號，計算三相電壓故障分量得到的比例關系作為故障相識別系數，根據三者的大小關系進行邏輯判斷，即先進行單相接地故障判斷，如不滿足則進行兩相相間故障判斷，如不滿足則再進行三相接地故障判斷，如不滿足則最后進行兩相接地故障判斷，實現超高壓線路故障選相。