[发明专利]基于电压故障分量的超高压线路故障选相方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种高压电网技术领域的方法，具体是一种基于电压故障分量的超高压线路故障选相方法。

背景技术

随着电能利用的广泛发展，许多国家都在兴建大容量水电站、火电厂、核电站以及电站群，而动力资源又往往远离负荷中心，只有采用超高压输电才能有效而经济地实现输电任务。超高压输电可以增大输送容量和传输距离，降低单位功率电力传输的工程造价，减少线路损耗，节省线路走廊占地面积，具有显著的综合经济效益和社会效益。另外，大电力系统之间的互联也需要超高压输电来完成。超高压输电的使用范围大致如表超高压输电使用范围所列。若以220千伏输电指标为100％，超高压输电每公里的相对投资、每千瓦时电输送一百公里的相对成本以及金属材料消耗量等,均有大幅度降低,线路走廊利用率则有明显提高。超高压输电是发电容量和用电负荷增长、输电距离延长的必然要求，是电力工业发展水平的重要标志之一，我国已逐步形成以500千伏输电为骨干的超高压电力系统。

超高压输电线路是超高压输电系统中最重要的元件之一，其特点是输电线路长，故障发生概率高，它的安全性和可靠性不仅关系到本区系统的稳定性，而且将直接影响与其相连区域电网甚至整个大电网的稳定运行，自动重合闸和距离保护元件都需要正确地选出故障相别，同时要求选相快速，准确度高，提高超高压输电线路选相元件的选相速度和准确度对保证超高压输电系统的安全性与可靠性意义重大。

目前高压输电线路中所采用的选相元件在不同的过渡电阻、故障位置、故障类型、强弱电源侧等故障条件下，都存在着无法快速准确识别故障相的情况。突变量选相和序分量选相为电力系统中应用较为广泛的两种故障分量选相元件，但序分量选相在弱电源侧灵敏度不足，且序分量的计算是对三相正弦分解的结果，在暂态过程中电流不完全是正弦的，分析比较困难，正、负序分量的计算需要移相，只有对稳态正弦量才能移相，因此对快速保护应用正、负分量选相方式需慎重。突变量选相主要包括相电流差突变量选相、相电压差突变量选相及电流电压综合突变量选相。其中，相电流差突变量选相具有灵敏度高、受负荷分量、系统频率偏移及过渡电阻影响小等优点，但短路电流中含有非周期分量，三种相电流突变量可能存在很大偏差，会把三相短路误判为两相短路故障；且在弱电源侧由于故障电流分配系数的影响，弱电源侧仅仅流过零序分量，相电流差突变量选相会出现灵敏度不足的问题；而电压突变量选相在弱电源侧具有较高的灵敏度，在强电源侧灵敏度不足；电压电流复合突变量在大部分情况下都会收到很好的选相效果，但是当系统和故障参数满足一定条件时，仍然存在灵敏度不足和两相接地故障误判为三相接地故障等缺陷。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102255292，公开日2011-11-23，公开了一种基于参数识别的高压输电线路距离保护方法，包括：采集三相电压和电流；然后进行低通滤波、采样保持和A/D转换后，得到三相采样值；对三相采样值进行相-模变换，应用考虑线路频变参数特性的补偿算法补偿至线路末端，经模-相变换得到补偿点的三相电压和电流；对三相分别应用对应相的三系数解微分方程法进行计算，结合故障选相元件结果，在发生单相接地故障时，根据故障相计算结果确定故障位置。但该技术需加入补偿，并经过模-相变换和解微分方程，算法复杂，计算量大。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于电压故障分量的超高压线路故障选相方法，在不同的故障位置、故障类型、过渡电阻、初始相角等故障条件下均具有较高的灵敏度和可靠性，并可在故障后半周波内快速准确地选出故障相；同时，该方案在强弱电源侧均具有足够的灵敏度。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过采集线路故障时保护安装处的三相电压信号，计算三相电压故障分量得到的比例关系作为故障相识别系数，根据三者的大小关系进行逻辑判断，即先进行单相接地故障判断，如不满足则进行两相相间故障判断，如不满足则再进行三相接地故障判断，如不满足则最后进行两相接地故障判断，实现超高压线路故障选相。