[发明专利]一种主输电线路集成边界保护系统

说明书

                         技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及一种电力系统的保护装置，特别是一种主输电线路集成边界保护系统。

                         背景技术

上世纪60年代后期，Rockefeller提出了一种基于集中式计算机系统的集中式变电站保护系统。这种想法很好的迎合了全面集成保护的概念，即保护不仅能监视单个电站还能监视网络的一个区域。由于计算机软硬件以及通信技术还不能支持这一想法，它至今还没有付诸实践。自那时起，基于数字技术的电力系统继电保护技术已经获得了极大的发展。上世纪80年代在保护中引入微处理器大多数遵循常规的步骤即：采用主要用于保护系统单个元件的分布式处理平台。为数不多的集成保护以后备保护的形式被配置因此只起到次要的功能。

近几年，微处理器与传感器技术均有了迅速的发展。这使得过去不能实现的故障检测技术成为可能并激起了利用故障暂态量进行保护的兴趣。研究已经表明故障产生的高频暂态分量能够被探测并量化，这些研究开启了发展保护新原理与新技术的可能。如今大量的工作都致力于高频暂态量检波的研究。已经提出了许多新技术，并对与之相关的测量方法及信号处理技术进行了研究。

与此同时，信号处理的显著发展为继电保护平台提供的支持与适当通信方案的应用，二者为重新审视集成保护概念提供了一个机会。研究表明可以使用由若干电站与元件获得的信息设计新的保护原理与方案，它们将远优于已有的基于单个电站或元件的保护技术。在这一方面，已发明的新的基于暂态量的保护技术不仅继承了保护单个装置的能力，当有现代通信技术支持时还可以用来设计用于电力系统集成保护的新方案。

诸如仅依靠单端测量的传统线路保护装置并不具有迅速识别全线保护区域的能力，之所以这样是因为在受保护线路末端与下一条线路始端故障的基波分量没有显著差别。正因为如此，引入应用受保护线路双端信息的保护原理以使得线路任一端的故障都能快速被切除。然而这些原理的实施需要信道，这不仅导致保护方案费用与复杂性的增加，还会降低方案的可靠性与跳闸速度。

因此，应用单端测量的快速故障切除的重要性是再明显不过的了。线路边界定义为特征阻抗明显变化的位置。实际上连接在线路末端的诸如母线，线路阻波器，变压器等电力设备会非常明显的改变高频特征阻抗。这就是说，线路边界确实存在并且正如研究指出的受保护的传输线线路区域内部与外部的高频特性是不同的。基于线路边界的这些不同的频率特性，利用单端暂态量测量在全线快速区分内部与外部故障的保护方案即称作为边界保护的一种用于超高压传输线保护的新构思。

                         发明内容

本发明的目的是提出一种新型主输电线路集成边界保护系统，该系统基于线路边界的不同频率特性，利用单端暂态量测量，集中式继电保护装置通过CT安装在变电站上并连接在各相关线路上。故障暂态信号由继电器捕获，无需通信线路提取联合保护线路区域的故障，然后比较各频段电平大小从而确定故障是在保护区域内部还是外部。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种主输电线路集成边界保护系统，它主要包括接口通信单元、通信光纤网络、中央继电保护单元和多个断路器，其特征在于：所述的接口通信单元包括多个测量和执行单元以及连接这些单元的通信光纤网络部分，所说的测量和执行单元包括电流互感器、接口单元、通信以太网及网络开关，其连接关系为：电流互感器和被保护输电线相连，接口单元的输入端与电流互感器的三相电流输出端相连，接口单元的输出端与断路器相连，接口单元的通讯端通过网络开关与该通信光纤网络相连，多个继电器通过网络开关与该通信光纤网络相连。

本发明能够应用于高压输电线的保护，该系统与配电网的具体结构无关，不需要信道，构成简单，易于实现。

                         附图说明

图1是集中式集成保护系统结构图；

图2是集成边界保护系统结构图；

图3是母线电容对输入电流信号的衰减作用图；

图4是保护继电器结构图；

图5是保护计算流程图；

图6是线路p中点最大电压a相接地故障T_f＝5ms时的波形图；其中，(a)CT输出，(b)滤波器输出：图中(i)滤波器1，(ii)滤波器2；(c)(i)动作与闭锁信号；(ii)判别比；