[發明專利]帶并聯電抗器的混合輸電線路三相永久性故障判別方法

有效

• 申請號: 201610305390.2
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105826907B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 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;G01R31/00
• 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三相永久性故障判別技術，特別是涉及帶并聯電抗器的混合輸電線路三相永久性故障判別方法。

背景技術

超高壓電纜-架空混合線路重合閘的投入能夠提高系統的穩定性和供電可靠性，具有顯著的經濟效益。現有的自動重合閘采用盲目重合方式，重合前不能對故障性質進行判別，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，遠超過正常運行狀態下發生短路時的損害。而自適應重合閘則先判定故障性質，若為永久性故障，則閉鎖重合閘；若為瞬時性故障，則啟動重合。為了避免盲目重合造成的上述嚴重危害，超高壓電纜-架空混合線路自適應重合閘的投入顯得極其重要。

目前，相關研究主要集中在故障測距和單相自適應重合閘方面。相比于輸電線路單相故障，多相故障在線路故障所占比例較小。但是，重合閘重合于多相永久性故障對系統及電氣設備的危害程度要遠遠超過重合于單相永久性故障。因此，三相自適應重合閘應用于超高壓電纜-架空混合線路有重要的研究價值。

發明內容

本發明提供一種帶并聯電抗器的混合輸電線路三相永久性故障判別方法，可以有效避免三相重合于永久性故障的嚴重危害。本發明的技術方案如下：

一種帶并聯電抗器的混合輸電線路三相永久性故障判別方法，包括如下步驟：

步驟A：混合線路發生三相故障且斷路器跳開后，采集三相的電壓u_a、u_b、u_c，通過Karrenbauer變換求得差模電壓u_D(u_α、u_β)；

步驟B：將設定數據窗長的差模電壓u_D(n)帶入如下矩陣方程組，可解得待求參數c₁、c₂:

式中，p取2，N表示設定數據窗長下u_D(n)的總個數，0≤n≤N-1；

步驟C：求解特征多項式1+c₁z^-1+c₂z^-2＝0，得到差模電壓對應的極點z_m，m＝1，2；

步驟D：將極點z_m帶入f＝arctan|Im(z_m)/Re(z_m)|/2πΔt，求得差模電壓的頻率f,式中，arctan(·)是反正切函數，Im(·)是對復數取虛部函數，Re(·)是對復數取實部函數，Δt是三相電壓的采樣時間間隔。

步驟E：將差模電壓的頻率f與整定值Kf_D進行比較，其中K為裕度系數，f_D是由混合線路正序參數及并聯電抗器電感計算得到的差模電壓的頻率，其計算公式如下。

其中，k是混合線路并聯電抗器裝設端數，即單端裝設時k取1，兩端裝設時k取2；L是并聯電抗器的電感，C₁是混合線路的正序電容；

步驟F：按點順次推移數據窗，重復步驟B～E,在一定時間段內，若f一直不大于整定值f_set，則故障為永久性故障；若f一直大于整定值f_set，則故障為瞬時性故障。

上述的帶并聯電抗器的超高壓混合輸電線路三相永久性故障判別方法，步驟B中所述設定數據窗的長度可以取10～20ms；步驟E中所述裕度系數K可取0.6～0.8；步驟F中所述順次推移數據窗，該數據窗推移時間可以為5～10ms，所述一定時間段，設定的時間段大小可以在1/4～1個周波之間。

本發明在充分考慮了混合線路特點的基礎上，提出一種帶并聯電抗器的混合輸電線路三相永久性故障判別方法，該方法采用線路殘余電壓差模分量(差模電壓)的頻率作為判據，在重合閘重合之前準確的判別故障性質，實現瞬時性故障時重合閘快速重合和永久性故障時重合閘有效閉鎖，有效避免三相重合于永久性故障的嚴重危害。與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1.該方法對信號采樣率要求較低，采樣率取信號最高頻率的4～20倍均能滿足要求。

2.該方法頻率識別算法簡單，易于實現。

3.該方法能夠可靠實現超高壓電纜-架空混合線路三相故障性質的判定，且判定時間短、不受過渡電阻、故障位置及電力電纜所占線路全長比例的影響。

附圖說明