[發明專利]一種超高壓架空?電纜混合輸電線路永久性故障判別方法

有效

• 申請號: 201610081297.8
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105655995B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 李博通;張云柯;陳曉龍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明涉及電力系統輸電線路保護領域，尤其涉及帶并聯電抗器輸電線路的單相自適應重合閘技術。

背景技術

超高壓架空-電纜混合輸電線路在向城市負荷中心及跨江海輸電方面具有經濟性、可靠性等優勢，因而在現代電力建設和電網改造中得到了普遍應用和推廣。精準的線路參數，是系統進行潮流計算、繼電保護整定、故障測距等的基礎。在混合輸電線路單相故障中，架空線區段大多數為瞬時性故障，電力電纜區段一般為永久性故障。目前針對混合輸電線路單相故障，一般根據線路和電纜的長度關系確定是否啟動重合閘。若架空線區段較長，則投入重合閘；若電力電纜區段較長時，則閉鎖重合閘。一旦重合于永久性故障，不僅不能恢復系統的正常供電，而且重合于故障所導致的對電氣設備的二次沖擊，將遠超過正常運行狀態下發生短路時的損害，甚至還可能破壞電力系統并列運行的穩定性，引起系統振蕩以至瓦解，造成大范圍停電。因此，為了提高系統的供電可靠性和安全性，架空-電纜混合輸電線路采用單相自適應重合閘具有重要意義。

單相自適應重合閘能夠在重合前判定故障類型，針對瞬時性故障，則啟動重合；而針對永久性故障，則有效閉鎖重合。目前，對于帶并聯電抗器的架空-電纜混合線路單相自適應重合閘的研究較少,主要集中在故障測距。

對于超高壓架空-電纜混合線路，電力電纜區段的對地電容較大且相間電容為零，使得流經線路的電容電流相比于單一架空線路大很多。實際工程中為避免電纜電容電流的影響、降低過電壓及加速電弧熄滅，一般在混合線路中裝設并聯電抗器對對地電容進行補償。由于并聯電抗器對線路對地電容的補償和電力電纜區段的相間電容為零，使得故障相的恢復電壓較小，因此傳統適用于架空線的判定方法存在誤判的可能。為此，針對帶并聯電抗器的架空-電纜混合輸電線路需要研究更加可靠的單相自適應重合閘技術。

發明內容

本發明為克服現有技術的缺陷，在充分考慮了混合線路特點的基礎上，提出一種適用于帶并聯電抗器的超高壓混合輸電線路的永久性故障判別方法。

一種超高壓架空-電纜混合輸電線路永久性故障判別方法，用于帶并聯電抗器的混合輸電線路，包括如下步驟：

步驟A：混合線路發生單相接地故障且電弧熄滅后，采集故障相的恢復電壓獲得恢復電壓離散形式u(n)。

步驟B：將設定數據窗長的恢復電壓u(n)帶入如下矩陣方程組，解得待求參數c₁、c₂、c₃、c₄：

式中，N表示設定數據窗長下u(n)的總個數。

步驟C：求解特征多項式1+c₁z^-1+…+c₄z^-4＝0，得到極點z_m，m＝1，2，3，4。其中，極點z₁和z₂是恢復電壓工頻分量所對應的極點，極點z₃和z₄是恢復電壓衰減周期分量所對應的極點，極點z₁、z₂、z₃和z₄求出如下：

z₁＝e^j100πΔt

z₂＝e^-j100πΔt

式中，j表示復數的虛部，Re(·)是對復數取實部函數。

步驟D：將極點z₃帶入f＝arctan[Im(z₃)/Re(z₃)]/2πΔt，可求得衰減周期分量的頻率f，式中，arctan(·)是反正切函數，Im(·)是對復數取虛部函數，Δt是恢復電壓的采樣時間間隔。

步驟E：將衰減周期分量的頻率f與整定值Kf_set進行比較，其中K為裕度系數，f_set是由混合線路參數計算得到的恢復電壓衰減周期分量的頻率。

步驟F：按點順次推移數據窗，重復步驟B～E。在設定的時間段內，若f一直不大于Kf_set，則故障為永久性故障；若f一直大于Kf_set，則故障為瞬時性故障。