[發明專利]一種輸電線路故障暫態保護方法

在審

• 申請號: 201510984831.1
• 申請日: 2015-12-25
• 公開（公告）號: CN105375452A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 李澤文;范彩兄;郭田田;趙廷;劉柏罕
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護領域，涉及一種輸電線路故障暫態保護方法。

背景技術

隨著智能電網的全面建設，電力系統對繼電保護的可靠性、快速性、選擇性和靈敏性提出了更高的要求，因此迫切地需要超高速且可靠性高的繼電保護裝置作為確保輸電線路故障后電力系統安全穩定運行的第一道防線。暫態保護技術具有動作速度快和不受過渡電阻、電流互感器飽和、系統振蕩及長線路分布電容的影響等獨特優點，成為國內外繼電保護領域的研究熱點。目前，利用故障暫態波形實現高速保護的保護原理主要有差動保護、方向保護和距離保護。如文獻“新型暫態行波幅值比較式超高速方向保護”通過分析故障發生后正向行波的幅值積分與反向行波的幅值積分的比值判定故障方向，實現高速保護。文獻“超高速暫態方向繼電器的研究”采用小波變換將行波分量的能量用譜能量表示，進而比較故障發生后正向行波分量和反向行波分量對應的譜能量大小判定故障方向。文獻“行波距離保護中識別第2個反射波性質的新方法”首先檢測初始行波和第2個反射波的零模分量的極性以及三個分別以A、B、C相為基準的線模分量極性，然后將初始行波的零模分量和三個線模分量的極性關系與第2個反射波的零模分量與三個線模分量的極性關系進行比較，從而判定在距離保護中第2個反射波是故障點的反射波還是輸電線路兩端的反射波。此外，專利“一種新型廣域電網行波保護”通過分析故障行波初始行波的極性判定故障域，隨后分析故障域中初始行波的時間信息判定故障線路實現保護。以上這些保護保護方法原理簡單，為暫態保護的發展奠定了良好基礎，但其可靠性一直無法滿足電力系統現場的應用需求，因此我們需要研究輸電線路故障暫態保護的新方法。

發明內容

針對現有輸電線路故障暫態保護方法可靠性不高的現狀，本發明提出了一種輸電線路故障暫態保護新方法。本發明根據不同電網結構、故障點位置、故障時間、故障程度產生的包含大量折反射暫態分量的故障暫態波形唯一的特性實現輸電線路故障暫態保護；輸電線路發生故障后，在輸電線路一端檢測一段時間、一定頻帶范圍內的故障暫態波形并與樣本數據庫T中的所有故障暫態波形進行相關性分析，計算波形相關系數k；根據波形相關系數的差異判定區內外故障，區內故障時發出跳閘指令，隔離故障，區外故障時閉鎖保護裝置。仿真分析結果表明該保護方法可以準確快速地判定區內外故障，有助于進一步提高輸電線路故障暫態保護的可靠性和實用性。

本發明解決上述技術問題的技術方案包括以下步驟：

（1）設置樣本故障點：將輸電線路按照一定距離設置樣本故障點；

（2）建立樣本數據庫：分別在所有樣本故障點處模擬各種故障情況，在輸電線路一端檢測所有故障情況下的故障暫態波形，建立故障暫態波形樣本數據庫T；

（3）檢測實際故障暫態波形：輸電線路發生故障后，在輸電線路一端檢測一段時間、一定頻帶范圍內的故障暫態波形；

（4）計算波形相關系數：將檢測的實際故障暫態波形與樣本數據庫中的所有故障暫態波形進行波形相關性分析，計算波形相關系數k；

（5）故障判定：根據波形相關系數的差異，利用保護判據判定區內外故障；

（6）線路保護：區內故障時發出跳閘指令，隔離故障；區外故障時閉鎖保護裝置。

上述的輸電線路故障暫態保護方法，所述步驟（1）中一定距離的取值特征：對于短線路，每距離100m-500m設置一個樣本故障點；對于長線路，每距離500m到2000m設置一個樣本故障點。

上述的輸電線路故障暫態保護方法，所述步驟（3）中一段時間、一定頻帶的說明：一段時間表示輸電線路發生故障后在輸電線路一端檢測到的故障暫態波形的時間段范圍是1us-1ms；一定頻帶表示輸電線路發生故障后在輸電線路一端檢測到的故障暫態波形的頻帶段范圍是10KHz-1MHz。

上述的輸電線路故障暫態保護方法，所述步驟（4）中將實際故障暫態波形與樣本數據庫T中的所有故障暫態波形進行波形相關性分析時采用的公式為：

上式中，為實際故障暫態波形，為樣本數據庫的故障暫態波形；k為實際故障暫態波形與樣本數據庫T中的故障暫態波形的波形相關系數，表征實際故障暫態波形與樣本數據庫T中的故障暫態波形的波形相似程度；波形相關系數k的取值區間為[-1,1],k值越大，表示兩個波形越相似，當k=1時，表示兩個波形完全相同。