專(zhuān)利名稱(chēng)：輸電線路單相自適應(yīng)重合閘的電壓補(bǔ)償判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸電線路繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種不帶并聯(lián)電抗器 的輸電線 路單相自動(dòng)重合閘控制方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)重合閘技術(shù)是保證電力系統(tǒng)安全供電和穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施之一。由于超高 壓輸電線路上發(fā)生的故障絕大多數(shù)都是瞬時(shí)性故障，在故障消除后將線路重新投入運(yùn)行， 可以有效提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及對(duì)用戶的供電質(zhì)量，因此自動(dòng)重合閘技術(shù)在目前的電 力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在電力線路發(fā)生的各種故障中，單相接地故障約占有80%以 上，因此研究單相自動(dòng)重合閘技術(shù)是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。但目前的單相自動(dòng)重合閘技術(shù) 都是在斷路器跳間后，經(jīng)過(guò)固定時(shí)間延遲后盲目重合，若重合于永久性故障將給電網(wǎng)帶來(lái) 第二次沖擊，其危害程度甚至可能超過(guò)在正常情況下的短路故障。因此如果能夠在斷路器 合閘前準(zhǔn)確判斷輸電線路的故障性質(zhì)，使得斷路器只重合于瞬時(shí)性故障將具有重大的實(shí)際
眉、ο單相自適應(yīng)重合閘技術(shù)就是利用故障相斷開(kāi)后，在斷開(kāi)相上的電氣量特征來(lái)判斷 故障的性質(zhì)，以確定重合閘是否重合，即當(dāng)線路故障判斷為瞬時(shí)性故障時(shí)允許重合，而判 斷為永久性故障時(shí)不允許重合，這樣就避免了重合閘動(dòng)作的盲目性。目前，單相自適應(yīng)重合 閘的判別方法主要有針對(duì)不帶并聯(lián)電抗器輸電線路的電壓判別法和針對(duì)帶并聯(lián)電抗器輸 電線路的電流判別法。電壓判別法利用電容耦合電壓特性區(qū)分瞬時(shí)性故障和永久性故障， 其靈敏度與過(guò)渡電阻、線路長(zhǎng)度都有關(guān)聯(lián)，由于受電磁耦合電壓的影響，電壓判別法存在誤 判的可能。而對(duì)于帶并聯(lián)電抗器的輸電線路由于并聯(lián)電抗器的影響，斷開(kāi)相上的電氣量都 具有拍頻特性，采用電壓判別法和電流判別法都有誤判的可能。因此，需要研究更加全面可 靠的單相自適應(yīng)重合間控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種誤判機(jī)率低、適用于不帶并聯(lián)電抗器輸電 線路的單相自適應(yīng)重合間控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)方案存在的不足。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種輸電線路單相自適應(yīng)重合閘的電壓補(bǔ)償判別方法包括 以下步驟1)實(shí)時(shí)采集輸電線路一側(cè)的各相電壓和電流；2)由線路保護(hù)元件進(jìn)行故障選相；3)利用瞬時(shí)性故障模型計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)的計(jì)算故障 相端電壓值，并與實(shí)際測(cè)量到的實(shí)際故障相端電壓相減求取差值；4)如果步驟3)中的差值小于整定值，則判為瞬時(shí)性故障，重合閘出口動(dòng)作；否則， 則判為永久性故障，重合閘不重合；所述的瞬時(shí)性故障計(jì)算模型是
其中為瞬時(shí)性故障模型計(jì)算相端電壓值，U為故障相中點(diǎn)的電容耦合電壓，&為線路故障相的電磁耦合電壓。所述的瞬時(shí)點(diǎn)電容耦合電壓^的計(jì)算模型為
其中0和
Uc為非故障相電壓，Cffl為線路相間等效電容，C0為線路相對(duì)地等效電容。所述的線路故障相的電磁耦合電壓的計(jì)算模型為
為輸電線路單位長(zhǎng)度的互感；L為線路的長(zhǎng)度，4和4分別為非故障相電流。整定值
Kk為可靠系數(shù)，取值范圍為0. 3 0. 6。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明通過(guò)設(shè)立一個(gè)瞬時(shí)性故障模型，利用計(jì)算故障相端電壓值與實(shí)際故障相 端電壓的差值來(lái)判定瞬時(shí)性故障和永久性故障，這樣僅利用單端量即可完成故障性質(zhì)的判 斷，不需要對(duì)側(cè)的信息，使得本發(fā)明檢測(cè)與判斷的有效性不依賴(lài)于通信通道的完整性，同時(shí) 不需要故障測(cè)距裝置提供故障點(diǎn)信息，使自適應(yīng)重合閘的控制可以更加安全可靠。2.本發(fā)明適用于不帶并聯(lián)電抗器的輸電線路，原理上不受輸電線路長(zhǎng)度，故障點(diǎn) 位置，過(guò)渡電阻大小以及輸電線路健全相負(fù)荷電流的影響。


圖1為本發(fā)明的單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別流程圖；圖2為瞬時(shí)性故障時(shí)單相斷開(kāi)后的等效電路圖；圖3為瞬時(shí)性故障情況下線路兩端電壓的關(guān)系示意圖；圖4為圖3的矢量關(guān)系圖；圖5為永久性故障時(shí)斷開(kāi)相端電壓經(jīng)補(bǔ)償后的永久金屬性故障時(shí)AO示意圖；圖6為永久性故障時(shí)斷開(kāi)相端電壓經(jīng)補(bǔ)償后的經(jīng)過(guò)渡電阻Rg永久性接地故障時(shí) At 示意具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。(1)單相瞬時(shí)性故障時(shí)的電氣量特征如圖2所示，以A相故障為例，瞬時(shí)性故障發(fā)生時(shí)故障相斷開(kāi)，當(dāng)短路點(diǎn)電弧熄滅 后，線路轉(zhuǎn)為兩相運(yùn)行狀態(tài)。故障相和健全相之間存在電容耦合電壓《和電磁耦合電壓
故障相端電壓是&和&的矢量之和，&和&分別為
(2)上式中，Zm為輸電線路單位長(zhǎng)度的互感；L為線路的長(zhǎng)度；Cm和Q分別為相間等效電容和相對(duì)地等效電容。(2)單相永久性故障時(shí)的電氣量特征永久性故障時(shí)，故障線路的端電壓可以看成是故障點(diǎn)的電容耦合電壓義與線路至
故障點(diǎn)的電磁耦合電壓〖I的矢量之和。
上式中，Zm為輸電線路單位長(zhǎng)度的互感；1為線路首端至故障點(diǎn)的長(zhǎng)度；Cm和Q分 別為相間等效電容和相對(duì)地等效電容，Rg為接地電阻。
(3)單相自適應(yīng)重合閘的新型電壓補(bǔ)償判別方法
由圖3和圖4可知，在瞬時(shí)性故障情況下，斷開(kāi)相的端電壓可以表示為 U=Uy+0.5Ug￡(5)
令補(bǔ)償電壓4為 (6 )
則在瞬時(shí)性故障情況下，可以推導(dǎo)出
(7)
在永久性接地故障時(shí)，對(duì)斷開(kāi)相端電壓同樣按照瞬時(shí)性故障特性進(jìn)行補(bǔ)償，可以 推導(dǎo)出下式
(.g)由上述分析可知，在瞬時(shí)性故障情況下，故障相端電壓采用瞬時(shí)性故障端電壓作 為補(bǔ)償量補(bǔ)償后的電壓幅值為0 ；而在永久性故障情況下，故障相端電壓與補(bǔ)償電壓不等，
故障相端電壓經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的電壓幅值要遠(yuǎn)大于0。因此，可以根據(jù)卜將瞬時(shí)性故
障和永久性故障有效區(qū)分開(kāi)來(lái)。圖5為永久金屬性故障時(shí)示意圖，由圖中可以看出，隨著功率因數(shù)角e的增 加(功率因數(shù)角最大可能達(dá)到45°的最小值是在0 =45°情況下得到的，即
圖6為經(jīng)過(guò)渡電阻Rg永久性接地故障時(shí)示意圖，由圖中可以看
出，由于受到過(guò)渡電阻的影響，|AC |的最小值—綜上所述，過(guò)渡電阻和電 磁耦合電壓對(duì)本發(fā)明所提出的技術(shù)方案沒(méi)有影響。為了消除模型簡(jiǎn)化、計(jì)算誤差等因素的影響，提高該方法的可靠性，整定值UZD按 照下式確定 上式中，&為按照瞬時(shí)性故障情況下實(shí)時(shí)計(jì)算的電容耦合電壓；Kk為可靠系數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式的不同，取值范圍為Kk = 0. 3 0. 6?；谏鲜龇治觯疚奶岢隽艘环N輸電線路單相自適應(yīng)重合閘的新型電壓補(bǔ)償判別方法，判據(jù)如下 如果上式成立，則判為瞬時(shí)性故障，重合閘動(dòng)作出口 ；否則判為永久性故障，禁止重合閘動(dòng)作。 本發(fā)明的流程如圖4所示1)實(shí)時(shí)采集輸電線路一側(cè)的各相電壓和電流；2)由線路保護(hù)元件進(jìn)行故障選相；3)利用瞬時(shí)性故障模型計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)的電容耦 合電壓化，電磁耦合電以及整定值UZD，同時(shí)對(duì)故障相測(cè)量得到的端電壓進(jìn)行補(bǔ)償 4)如果式(10)滿足，則判為瞬時(shí)性故障，重合閘出口動(dòng)作；如果式(10)不滿足， 則判為永久性故障，重合閘禁止重合；由上述分析可知，本發(fā)明的判據(jù)實(shí)質(zhì)是利用瞬時(shí)性故障情況下故障相端電壓具有 明確特性為依據(jù)，采用該狀態(tài)下的端電壓作為補(bǔ)償量對(duì)各種故障情況下(包括永久性故 障)的故障相端電壓進(jìn)行補(bǔ)償判別。由于永久性故障和瞬時(shí)性故障的端電壓在補(bǔ)償后具有 明顯不同的特性，據(jù)此可以將永久性故障和瞬時(shí)性故障有效區(qū)分開(kāi)來(lái)。本發(fā)明原理清晰、實(shí)用，克服了以往單相自適應(yīng)重合閘控制方法易受接地電阻、負(fù) 荷電流影響的缺點(diǎn)，能夠適應(yīng)系統(tǒng)的多種運(yùn)行方式，并且只利用了線路的單端信息，不需要 故障測(cè)距裝置，易于實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
一種輸電線路單相自適應(yīng)重合閘的電壓補(bǔ)償判別方法，其特征在于該判斷方法包括以下步驟1)由線路保護(hù)裝置中的選相元件確定故障相別；2)利用瞬時(shí)性故障模型計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)的計(jì)算故障相端電壓值，并與實(shí)際測(cè)量到的實(shí)際故障相端電壓相減求取差值；3)如果步驟2)中的差值小于整定值，則判為瞬時(shí)性故障，重合閘出口動(dòng)作；否則，則判為永久性故障，重合閘不重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路單相自適應(yīng)重合閘的電壓補(bǔ)償判別方法，其特征在于所述的瞬時(shí)性故障計(jì)算模型是 ，其中。為瞬時(shí)性故障模型計(jì)算相端電壓值，仏為故障相中點(diǎn)的電容耦合電壓，t為線路故障相的電磁耦合電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電線路單相自適應(yīng)重合閘的電壓補(bǔ)償判別方法，其特征在于所述的瞬時(shí)性故障電容耦合電圧的計(jì)算模型為 其中一和 為非故障相電壓，Cffl為線路相間等效電5 C0為線路相對(duì)地等效電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電線路單相自適應(yīng)重合閘的電壓補(bǔ)償判別方法，其特征在于所述的線路故障相的電磁耦合電壓的計(jì)算模型為 其中Zm為輸電線路單位長(zhǎng)度的互感；L為線路的長(zhǎng)度和&分別為非故障相電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路單相自適應(yīng)重合閘的電壓補(bǔ)償判別方法，其特征在 于整定值 ，Kk為可靠系數(shù)，取值范圍為0. 3 0. 6。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種輸電線路單相自適應(yīng)重合閘的電壓補(bǔ)償判別方法，它包括以下步驟1)由線路保護(hù)裝置中的選相元件確定故障相別；2)利用瞬時(shí)性故障模型計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)的計(jì)算故障相端電壓值，并與實(shí)際測(cè)量到的實(shí)際故障相端電壓相減求取差值；3)如果步驟2)中的差值小于整定值，則判為瞬時(shí)性故障，重合閘出口動(dòng)作；如果步驟2)中計(jì)算得到的差值大于整定值，則判為永久性故障，重合閘不重合；本發(fā)明通過(guò)設(shè)立一個(gè)瞬時(shí)性故障模型，利用計(jì)算故障相端電壓值與實(shí)際故障相端電壓的差值來(lái)判定瞬時(shí)性故障和永久性故障，這樣僅利用單端量即可完成故障性質(zhì)的判斷，不需要對(duì)側(cè)的信息。
文檔編號(hào)H02H7/26GK101877480SQ200910311210
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者趙慶明 申請(qǐng)人:貴州電力試驗(yàn)研究院