基於差動係數矩陣的特高壓交流輸電線路繼電保護方法
2023-04-28 06:33:26
基於差動係數矩陣的特高壓交流輸電線路繼電保護方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於差動係數矩陣的特高壓交流輸電線路繼電保護方法。它首先測量特高壓交流輸電線路一端的A、B、C相正序電壓、正序電流、負序電壓、負序電流；利用分布參數模型，計算特高壓交流輸電線路另一端的A、B、C相正序電流和負序電流，分別計算A、B、C相混合系分量差動電流幅值，進而計算差動係數矩陣，然後利用差動係數矩陣各元素間的大小關係判別特高壓交流輸電線路故障相。本發明方法不受分布電容電流的影響，適用於任何電壓等級，特別是特高壓交流輸電線路；用於特高壓交流輸電線路故障後整個故障過程的繼電保護，動作性能不受過渡電阻和負荷電流的影響。
【專利說明】基於差動係數矩陣的特高壓交流輸電線路繼電保護方法
【技術領域】
[0001] 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於差動係數矩陣 的特高壓交流輸電線路繼電保護方法。
【背景技術】
[0002] 目前中國已建成世界上第一條正式併網運行的晉東南-南陽-荊門1000kV特高 壓交流輸電線路。根據國家電網公司的《統一堅強智能電網研究報告》，2015年前中國將建 成特高壓交流輸電線路3. 9萬公裡，2020年前將建成特高壓交流輸電線路4. 7萬公裡，基本 建成以特高壓電網為骨幹網架，各級電網協調發展的國家電網格局。
[0003] 特高壓交流輸電網絡可大幅提高電能輸送容量，緩解中國緊張的運能形勢，有利 於減少輸電損耗，節省輸電成本，節能減排，從而推動綠色能源經濟的發展，又可使中國電 網更加智能、堅強、穩定、可靠。同時，作為電網骨幹網架，特高壓交流輸電線路發生故障後， 若故障不能得以及時檢測到並正確切除，會導致電力系統穩定性受到破壞，甚至可能造成 系統崩潰，從而會對社會經濟生產造成難以估量的損失。
[0004] 由於不受系統運行方式和電網結構影響，且具有天然的選相功能，電流差動保護 一直是各種電壓等級輸電線路的主保護。在500kV及以下電壓等級輸電線路中，由於輸電 線路沿線分布電容電流很小，分布電容對電流差動保護動作性能影響很小。然而，特高壓交 流輸電線路的電壓、電流傳輸具有明顯的波過程，沿線分布電容電流很大，利用兩端電流矢 量和的幅值作為動作量的傳統電流差動保護面臨著電流差動保護啟動電流大，而為了防止 保護誤動，提高啟動設定值又會導致保護靈敏度不足，制約著傳統電流差動保護在特高壓 交流輸電線路上的應用。
[0005] 由於受負荷電流的影響，高阻接地短路故障時，直接利用兩端電流矢量和的幅值 作為動作量的傳統電流差動保護無法正確跳開故障相，而是由零序電流差動保護作為其後 備保護動作跳開三相線路。由於非全相運行狀態對系統穩定的影響遠小於三相跳開的情 況，由零序電流差動保護動作跳開三相線路這一動作策略會增強故障對電網穩定性的衝 擊。因此，發生單相接地短路故障時，如果能正確跳開故障相，保留其餘兩正常相繼續運行， 有利於增強電網穩定，從而使電網更加堅強可靠。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在於克服已有技術存在的不足，提供一種基於差動係數矩陣的特高 壓交流輸電線路繼電保護方法。本發明方法物理模型採用分布參數模型，不受分布電容電 流的影響，適用於任何電壓等級，特別是特高壓交流輸電線路。本發明方法適用於特高壓交 流輸電線路故障後整個故障過程的繼電保護，動作性能不受過渡電阻和負荷電流的影響， 尤其當特高壓交流輸電線路發生單相高阻接地故障時，本發明方法能正確可靠識別故障 相，實現單相故障跳單相故障線路的繼電保護功能。
[0007] 本發明解決其技術問題的所採用的技術方案是：
[0008] 基於差動係數矩陣特高壓交流輸電線路繼電保護方法，它包括以下步驟：
[0009] (1)測量特高壓交流輸電線路在m變電站保護安裝處的A、B、C相正序電壓
【權利要求】
1.基於差動係數矩陣的特高壓交流輸電線路繼電保護方法，其特徵在於：包括以下步 驟： (1) 測量特高壓交流輸電線路在m變電站保護安裝處的A、B、C相正序電壓
A、B、C相正序電流
測量特高壓交流輸電線路在η 變電站保護安裝處的A、B、C相正序電流
(2) 測量特高壓交流輸電線路在m變電站保護安裝處的A、B、C相負序電壓
A、B、C相負序電流
測量特高壓交流輸電線路在η 變電站保護安裝處的A、B、C相負序電流
(3) 利用特高壓交流輸電線路在m變電站保護安裝處的A、B、C相正序電壓
A、B、C相正序電流
計算特高壓交流輸電線路在η變 電站保護安裝處的A、B、C相正序電流
其中，Y i為特高壓交流輸電線路正序傳播常數；Zel為特高壓交流輸電線路正序波阻 抗；lmnSm變電站和η變電站之間的特高壓交流輸電線路長度；cosh(.)為雙曲餘弦函數； sinh(.)為雙曲正弦函數； (4) 利用特高壓交流輸電線路在m變電站保護安裝處的A、B、C相負序電壓
A、B、C相負序電流
計算特高壓交流輸電線路在η 變電站保護安裝處的A、B、C相負序電流
其中，Y 2為特高壓交流輸電線路負序傳播常數；Ζ?為特高壓交流輸電線路負序波阻 抗；lmnSm變電站和η變電站之間的特高壓交流輸電線路長度；cosh(.)為雙曲餘弦函數； sinh(.)為雙曲正弦函數； (5) 計算A、B、C相混合系分量差動電流幅值：
(6) 計算差動係數矩陣
(7) 選取差動係數矩陣S中的最大元素
則根據
選取差動係數矩陣S中 的元素
和
設定閥值α，利用如下繼電保護判據判斷故障相線路： (i) 若滿足Si」〉α且Sik> α，則判斷i相線路為故障相線路； (ii) 若滿足Su> α且Sw> α，則判斷ik相線路為故障相線路； (iii) 若滿足a WijM，則判斷i jk相線路為故障相線路；其中，i jk為ABC相或ACB相 或BAC相或BCA相或CAB相或CBA相。
【文檔編號】H02H7/26GK104092197SQ201410337174
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】曾惠敏 申請人: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