[發明專利]基于故障位置因子相位特性線路相間故障繼電保護方法

有效

• 申請號: 201410646271.4
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104319749A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 曾惠敏
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司檢修分公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 福州展暉專利事務所(普通合伙) 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故障位置因子相位特性線路相間故障繼電保護方法。

背景技術

距離保護由于受電力系統運行方式和結構變化影響小，能瞬間有選擇性的切除輸電線路各種故障，在電力系統輸電線路保護中獲得了廣泛應用。高壓輸電線路上距離保護被用作輸電線路主保護，超/特高壓交流輸電線路上距離保護被用作輸電線路后備保護。目前電力系統輸電線路廣泛應用的距離保護主要包括工頻變化量距離保護和阻抗距離保護。

工頻變化量距離保護通過反應工作電壓幅值突變量構成距離保護，該方法具有受電力系統運行方式影響小和抗過渡電阻能力強等優勢。但由于該方法所采用的工作電壓幅值突變量僅在故障初期存在，無法用作超/特高壓交流輸電線路后備保護。

阻抗距離保護根據故障阻抗大小反映故障距離長度以區分故障點位于保護區內或是位于保護區外。阻抗距離保護由于受電力系統運行方式和結構變化影響小，用于計算故障阻抗的電氣量為全故障分量，適用于整個故障過程。因此，阻抗距離保護既可用于高壓輸電線路主保護，也可用作超/特高壓交流輸電線路后備保護。

然而，傳統阻抗距離保護前提假設故障點電壓為零，通過故障相間電壓和故障相間電流比值計算故障阻抗，并根據故障阻抗大小來反映故障點的遠近以決定是否發出跳閘信號。實際上，在電力系統中，除了人為構造的金屬性短路故障外，故障點電壓幾乎不可能為零，因此，故障點電壓會對阻抗距離保護動作性能造成嚴重影響。

實際電力系統中，特高壓交流輸電線路的電壓、電流傳輸具有明顯的波過程，沿線分布電容電流大，對阻抗距離保護動作性能的影響不能忽略。考慮線路沿線對地電容的影響，故障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。特壓交流輸電線路輸送大容量電能，是重負荷輸電線路，重負荷電流會使阻抗距離保護的動作靈敏度降低，重負荷電流對阻抗距離保護動作性能的影響不能忽略。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種基于故障位置因子相位特性線路相間故障繼電保護方法。本發明方法首先計算輸電線路保護安裝處到相間短路故障點的故障阻抗與輸電線路保護安裝處到輸電線路保護整定范圍處的線路阻抗之比值，得到輸電線路相間故障位置因子，然后計算輸電線路保護安裝處到相間短路故障點的故障阻抗，判斷輸電線路保護安裝處到相間短路故障點的故障阻抗與輸電線路保護安裝處到輸電線路保護整定范圍處的線路阻抗之差值的相角落入(90°，270°)范圍內是否成立，若成立，則發出動作跳閘信號；該方法原理上消除了相間短路故障點電壓、過渡電阻和負荷電流對保護動作性能的影響，特別適用于特高壓交流輸電線路相間短路故障繼電保護。

為完成上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于故障位置因子相位特性線路相間故障繼電保護方法，其特征在于，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其中，φφ＝AB、BC、CA相；

(2)保護裝置計算γ₁l_set的雙曲余弦函數值ch(γ₁l_set)，計算γ₁l_set的雙曲正切函數值th(γ₁l_set)；其中，l_set為輸電線路保護整定范圍，取0.85倍輸電線路長度；γ₁為輸電線路正序傳播系數；

(3)保護裝置計算輸電線路相間故障位置因子b：