[发明专利]输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统输电线路继电保护领域，特别是涉及到一种不带并联电抗器的输电线路单相自动重合闸控制方法。

背景技术

自动重合闸技术是保证电力系统安全供电和稳定运行的重要措施之一。由于超高压输电线路上发生的故障绝大多数都是瞬时性故障，在故障消除后将线路重新投入运行，可以有效提高电力系统的稳定性以及对用户的供电质量，因此自动重合闸技术在目前的电力系统中得到了广泛的应用。在电力线路发生的各种故障中，单相接地故障约占有80％以上，因此研究单相自动重合闸技术是非常具有现实意义的。但目前的单相自动重合闸技术都是在断路器跳闸后，经过固定时间延迟后盲目重合，若重合于永久性故障将给电网带来第二次冲击，其危害程度甚至可能超过在正常情况下的短路故障。因此如果能够在断路器合闸前准确判断输电线路的故障性质，使得断路器只重合于瞬时性故障将具有重大的实际意义。

单相自适应重合闸技术就是利用故障相断开后，在断开相上的电气量特征来判断故障的性质，以确定重合闸是否重合，即：当线路故障判断为瞬时性故障时允许重合，而判断为永久性故障时不允许重合，这样就避免了重合闸动作的盲目性。目前，单相自适应重合闸的判别方法主要有针对不带并联电抗器输电线路的电压判别法和针对带并联电抗器输电线路的电流判别法。电压判别法利用电容耦合电压特性区分瞬时性故障和永久性故障，其灵敏度与过渡电阻、线路长度都有关联，由于受电磁耦合电压的影响，电压判别法存在误判的可能。而对于带并联电抗器的输电线路由于并联电抗器的影响，断开相上的电气量都具有拍频特性，采用电压判别法和电流判别法都有误判的可能。因此，需要研究更加全面可靠的单相自适应重合闸控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种误判机率低、适用于不带并联电抗器输电线路的单相自适应重合闸控制方法，以克服现有技术方案存在的不足。

本发明的技术方案是：一种输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法包括以下步骤：

1)实时采集输电线路一侧的各相电压和电流；

2)由线路保护元件进行故障选相；

3)利用瞬时性故障模型计算当前系统运行状态下发生瞬时性故障时的计算故障相端电压值，并与实际测量到的实际故障相端电压相减求取差值；

4)如果步骤3)中的差值小于整定值，则判为瞬时性故障，重合闸出口动作；否则，则判为永久性故障，重合闸不重合；

所述的瞬时性故障计算模型是其中为瞬时性故障模型计算相端电压值，为故障相中点的电容耦合电压，为线路故障相的电磁耦合电压。

所述的瞬时点电容耦合电压的计算模型为其中和为非故障相电压，C_m为线路相间等效电容，C₀为线路相对地等效电容。

所述的线路故障相的电磁耦合电压的计算模型为其中Z_m为输电线路单位长度的互感；L为线路的长度，和分别为非故障相电流。

整定值K_k为可靠系数，取值范围为0.3～0.6。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明通过设立一个瞬时性故障模型，利用计算故障相端电压值与实际故障相端电压的差值来判定瞬时性故障和永久性故障，这样仅利用单端量即可完成故障性质的判断，不需要对侧的信息，使得本发明检测与判断的有效性不依赖于通信通道的完整性，同时不需要故障测距装置提供故障点信息，使自适应重合闸的控制可以更加安全可靠。

2.本发明适用于不带并联电抗器的输电线路，原理上不受输电线路长度，故障点位置，过渡电阻大小以及输电线路健全相负荷电流的影响。

附图说明

图1为本发明的单相自适应重合闸故障性质判别流程图；

图2为瞬时性故障时单相断开后的等效电路图；

图3为瞬时性故障情况下线路两端电压的关系示意图；

图4为图3的矢量关系图；

图5为永久性故障时断开相端电压经补偿后的永久金属性故障时示意图；

图6为永久性故障时断开相端电压经补偿后的经过渡电阻R_g永久性接地故障时示意图；

具体实施方式

下面通过具体实施例，来详细说明本发明的技术方案。

(1)单相瞬时性故障时的电气量特征

如图2所示，以A相故障为例，瞬时性故障发生时故障相断开，当短路点电弧熄灭后，线路转为两相运行状态。故障相和健全相之间存在电容耦合电压和电磁耦合电压故障相端电压是和的矢量之和，和分别为：