基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法

2023-09-16 22:05:50

專利名稱：基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法
基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法技術領域
本發明屬於緊急保護電路裝置領域，尤其涉及一種繼電保護系統/裝置中同杆 四回輸電線路發生同名相跨線故障時的選相方法。
背景技術：
隨著我國電力系統的發展，電力建設用地越來越稀缺，建設成本越來越高。在 這樣的背景下，電力系統開始採用同杆四回線路作為高壓傳輸線路，在以後的發展過程 中四回線將得到越來越多的應用。
同杆四回輸電線路，其電路拓撲如

圖1所示，主要為高壓以及超高壓輸電線 路，同杆四回線具有出線走廊窄、節約電力建設用地的特點。
對於圖1所示的雙側電源的同杆四回線的系統，繼電保護裝置安裝在母線M 處，每條線路含有三相，總共有12相線路。
其詳細的各回線路，如圖2所示，即有12相互相耦合的輸電線路。12序分量可 以實現完全的解耦。
同杆四回線路，不但每回線路的三相之間存在互感，四回線路的並架使得各回 線路之間也存在互感，這使得四回線路的故障分析變得非常複雜。
同時，同杆四回線的故障種類也大大增加，它包括單回線故障和跨線故障。其 中，跨線故障種類繁多，且對於一般的跨線故障幾乎無規律可循。
然而，對於發生在兩回線路上的同名相跨線接地故障，經過分析能找到一些特 殊的關係來實現選相。
公告日為2006年6月7日，公告號CN 1258849C的中國專利中公開了 「一種基 於故障電壓比較故障相電流相位判別的選相方法」，其方法包括步驟確認跨線故障相 別，這可以以相間電壓大小的比較或相電流大小比較的步驟來實現；確認故障類型，可 以通過比較跨線兩相的電流相位差角度來判斷故障類型；確認故障相，在獲得故障類型 後，需要判斷哪一相是故障相，若確認為單相故障，則認為兩個跨線相別中的電流大者 為故障相；若已確認為相間故障，則該兩個跨線相即為故障相，其解決了同杆並架雙回 線發生跨線故障及轉換性故障時的正確選相問題。
然而，由於四回線路中互感的存在，傳統的用於單回線路的故障選相方法運用 在四回線上時將受到很大的影響，所以四回線路故障選相方法的關鍵就是要尋找到一種 不受互感影響的獨立分量，並利用這種獨立分量的特徵來實現選相。
田羽，範春菊等人在《電力系統自動化》(Vol.31, No.21, Nov. 10, 2007)上發 表的「同杆4回線12序分量法」，該文通過對同杆四回線各相電壓和電流組成的列相量 分別乘以一個變換矩陣得到兩個新的電壓、電流列相量，即電壓、電流12序分量，而經 過此變換以後四回線的自阻抗與各互阻抗組成的阻抗矩陣變為一個對角矩陣，從而消去 了四回線之間的互感，所以得到的12序分量之間沒有耦合，是相互獨立的。
從上述敘述可以看出，12序分量是對稱分量在同杆四回線中的擴展。另外，此文還說明了各序分量的物理意義以及各序電壓，電流的特點，並得到系統相應的各序網 絡。但是，此文並沒有進一步的涉及到它所提出的12序分量在電力系統故障分析中的應 用而僅限於推導出12序分量本身。發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種基於12序分量的同杆四回線同名相跨線 故障選相方法。其克服了同杆四回線互感的影響，利用同杆四回線的故障特點以及對稱 分量法的基本概念，並採用現代信號處理技術，使其具有很高的靈敏性。
本發明的技術方案是提供一種基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選 相方法，包括繼電保護裝置中選項元件採集信號、對採集信號進行分析/計算和依據分 析/計算結果進行故障的識別，其特徵是
始電量

(1)採集繼電保護裝置安裝處的四回線路的12相電流量，作為選相元件所需原(2)將四回線的12相電流列相量做矩陣變換得到12序電流分量；(3)利用各序分量的大小及相位關係進行故障的識別。 進一步的，其上述的故障的識別包括故障線路的識別和故障相的識別。 具體的，所述四回線路的12相電流量為uabc] =J，其數據採樣頻率為 3MPiz。所述的12序電流分量為
權利要求
1.一種基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法，包括繼電保護裝置中 選項元件採集信號、對採集信號進行分析/計算和依據分析/計算結果進行故障的識別， 其特徵是(1)採集繼電保護裝置安裝處的四回線路的12相電流量，作為選相元件所需原始電量；(2)將四回線的12相電流列相量做矩陣變換得到12序電流分量；(3)利用各序分量的大小及相位關係進行故障的識別。
2.按照權利要求1所述的基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法，其 特徵是所述的故障的識別包括故障線路的識別和故障相的識別。
3.按照權利要求1所述的基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法，其 特徵是所述四回線路的12相電流量具體為Uabc] = [/ 、,^^/ ^^//^/ ////^^/^^/肌/，其數據採樣頻率為 3MHz。
4.按照權利要求1所述的基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法，其 特徵是所述的12序電流分量為[之。,//。人。,4)，4//1,44,之2,//2人2，4/二[似]-1*[/復];其中之。,/,。^。,ZelZnHieJd,4分別依次稱為e序零序，f序零序，g序零 序，h序零序，e序正序，f序正序，g序正序，h序正序，e序負序，f序負序，g序負 序和h序負序電流。
5.按照權利要求1所述的基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法，其 特徵是所述的矩陣變換為M =1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 01 1aa1-110 1-11-110101010101010-11-11-110-10-1a 1α20 0 0 00 0 0 1α2 α -1 -α2 -α 0 00 0 0 0 0 0 1α2 α -1-α2α 1α α2 1 αα -1 -α -α2 0 0 0 0 0O 0 0-1-α -α1 0 0-11 0 0 -1 α 0 0 -α0 -C其利用矩陣M來實現12相電流與12序電流之間的轉換。
6.按照權利要求1所述的基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法，其 特徵是所述的12相電流之間是互相耦合的，而12序電流之間不存在耦合，是12個完全 獨立的序分量，他們之間的關係滿足以下的方程式 Li jIB，IC JIli/IIB JIIC jIin/IIIB JIIIC Jm/IVb/IVC, ] = ^ijeo/fo/go/ho/el/fi/gl’m/g2jh2』 1 。
7.按照權利要求1或2所述的基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法， 其特徵是所述故障線路的識別具體如下(α)當檢測到4序電流(IJ大於Ii1序電流(Ihl)，同時，ei序電流(IJ大於gl序電流的一半(|/gl)，就表示I，II回線路發生跨線故障；(b)當檢測到ei序電流(IJ大於Ii1序電流(Ihl)，同時，ei序電流(IJ與gl序電流 的(Igl)的和大於A序電流(Ifl)，就表示I，III回線路發生跨線故障；(c)當檢測到4序電流(IJ和！^序電流的一半)之和大於^序電流的一半 (-Ifl),同時，gi序電流(Igl)大於fi序電流的一半(一/p )與^序電流的一半(一)的和，就表示I，IV回線路發生跨線故障；(d)當檢測到ei序電流(Iel)大於Ii1序電流(Ihl)，同時，ei序電流(Iel)與&序電流 (Ifl)之和大於零，就表示II，III回線路發生跨線故障；(e)當檢測到^序電流(Iel)和6序電流(Ifl)的和大於零，同時，ei序電流(Iel)^h1 序電流(Ihl)之和大於gl序電流(Igl)，就表示II，IV回線路發生跨線故障；(f)當檢測到ei序電流(IJ和A序電流(Ifl)之和大於零，同時，ei序電流(IJ與gl序電流的一半之和大於零，則表示第III，IV回線間發生跨線故障；其中ε為門檻值，其大小視電網的電壓等級及系統阻抗等參數而選取。
8.按照權利要求1或2所述的基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法， 其特徵是所述故障相的識別具體如下(α 『)當檢測到ei序電流(IJ大於eQ序電流(IJ，同時，ei序電流(IJ大於e2序 電流(Ι )，就表示A-A跨線接地故障；(b')當檢測到4序電流(IJ大於eQ序電流(IJ的α倍(alj，同時，ei序電流 (Iel)大於e2序電流(Ie2)的α 2倍(α 2Ie2)，就表示B-B跨線接地故障；
9.按照權利要求1 8之一所述的基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選 相方法，其特徵是所述的選相方法不直接採用保護安裝處測得的各相電量來實現故障選 相，而是利用獨立的各序分量，各序分量間關系所用到的故障邊界條件與故障處的過渡 電阻無關，從而故障選相所用到的判據也與過渡電阻無關，具有理論上的完全抗過渡電 阻性。
全文摘要
一種基於12序分量的同杆四回線同名相跨線故障選相方法，屬緊急保護電路裝置領域。包括選項元件採集信號、對採集信號進行計算和依據計算結果進行故障的識別，其特徵是首先採集繼電保護裝置安裝處的四回線路的12相電流量，作為選相元件所需原始電量；然後將四回線的12相電流列相量做矩陣變換得到12序電流分量；再利用各序分量的大小及相位關係進行故障的識別。其克服了同杆四回線互感的影響，利用同杆四回線的故障特點以及對稱分量法的基本概念，並採用現代信號處理技術，使其具有很高的靈敏性。可廣泛用於高壓/超高壓輸變電網的雙側電源同杆四回線系統的繼電保護領域。
文檔編號G01R31/08GK102023277SQ20091019576
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月17日 優先權日2009年9月17日
發明者劉玲, 舒巧俊, 範春菊, 袁成, 鄧孟華, 龔振東 申請人:上海市電力公司超高壓輸變電公司