[发明专利]基于高阶累积量的输电线路差动保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，特别涉及电力系统基于高阶累积量的输电线路差动保护方法。 

背景技术

电流差动保护的原理的提出至今已有百年的历史，由于其原理简单、可靠，并能够适应各种复杂接线，已在母线、变压器和发电机等电力设备的保护中得到了广泛的应用。随着数字通信技术的发展和光纤通道技术的逐渐成熟，光纤通信造价大幅下降，光纤通信也因此在电力系统中逐渐获得推广，这为分相电流差动保护在长距离线路中的应用创造了有利条件。然而，超高压长线路的分布电容较大，电容电流的存在，使得正常运行情况下线路两端的差动电流不再满足基尔霍夫电流定律，因此必须抬高保护动作的门槛值，以防止差动保护误动作，但这无疑降低了保护的灵敏度和可靠性。此外，暂态过程中电流相量的计算精度，也将受到分布电容影响。 

针对分布电容电流对差动保护产生影响的问题，许多国内外学者进行了广泛的研究和有益得尝试。目前采取的措施主要包括两个方面：一是采用受电容电流影响小的新保护方案；二是采取电容电流补偿措施。在第一类措施中，行波差动保护理论上不受分布电容电流的影响，逐渐受到继电保护工作者的重视。然而，由于行波在线路上的传输时间通常不为信号采样间隔的整数倍，需要插值计算，计算量较大，同时会产生插值截断误差。申请号为200910034669.1的中国发明专利“一种基于电流行波预测的输电线路差动保护”利用各采样时刻的前1/4周期时刻的电压、电流行波分量预测各采样时刻的输电线路两端的电流行波分量，在输电线路两端分别将预测得到的各采样时刻的电流行波分量与采样得到的各时刻电流行波分量，利用常规比例制动特性构成电流行波差动保护。该方法无需插值运算，在一定程度上减少了计算量，但其需要线路两端的三相电压参与运算，数据量较大。在第二类措施中，申请号201110137749.7发明专利“一种基于电容电流精确补偿的输电线路电流差动保护方法”先计算 线路两侧的零序电流，判定是接地故障还是相间故障，然后根据判定结果，选择对应的测距方程实现故障相的准故障测距，进行分布电容电流的补偿，完成全量分相电流保护。这种方法在故障点偏向一侧时比半补偿方式有更好的补偿性能，但也需要两端的电压量参与运算，而且其补偿的精度依赖于故障测距环节和线路参数估计的精度。 

在期刊和会议文献中，许多学者也针对如何消除分布电容电流对电流差动保护的不利影响进行了广泛的研究，并提出不少方法，也取得了一定成效，但这些方法中也存在着和前述方法类似的诸如计算复杂、精度不高等缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种不受分布电容电流影响，且原理简单、容易整定、反应迅速、抗噪声干扰能力强的差动保护方法。 

本发明的目的通过下述技术方案实现： 

基于高阶累积量的输电线路差动保护方法，包括以下步骤： 

（1）设被保护的电力系统输电线路的两侧分别为S侧和M侧，并规定电流从母线流入线路为正方向，实时采集两端的三相电流信号I_Sφ、I_Mφ，其中φ代表A，B，C三相； 

（2）根据两端电流信号的采样值，分别计算三相线路的差动电流和制动电流； 

（3）对步骤（2）中计算得到的差动电流和制动电流，分别计算三相线路的差动电流的三阶累积量、归一化累积量和制动电流的三阶累积量； 

（4）根据步骤（3）中计算得到的累积量，进行故障的判定，如满足判据，则为输电线路内部故障；否则，判定为外部故障或正常运行状态； 

（5）若步骤（4）的判定结果为输电线路内部故障，则输出继电器跳闸信号，若判定为外部故障或系统正常运行状态，则重复步骤（1）～（4），对最新采集得到的三相电流采样值进行计算和故障判定。 

其中步骤（2）中三相差动电流I_diffφ和制动电流I_resφ的瞬时值的计算，具体按 以下步骤实施：