[发明专利]一种利用方向行波特定短窗积分值的线路合闸到故障识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用方向行波特定短窗积分值的线路合闸到故障识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

行波特征分析是行波测距与行波保护的基础，对提出新的行波测距与保护方法有着重要的指导作用。国内知名学者对行波的特性进行了研究，并在此基础上提出了新的行波测距与保护原理。但这些行波特性分析与保护原理主要针对正常运行线路中发生故障的情况，当进行合闸操作时这些保护将会出现不能正确动作的情况，因此还需要进一步研究合闸到故障的识别方法。早期采用行波极性比较式方向保护进行合闸于故障线路的识别，方法类似于一种简单的行波测距，出现了对线路末端附近故障难以识别、正反向行波在非对称故障情况下出现的极性相同问题、以及没有考虑断路器不同期合闸等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种利用方向行波短窗积分值的线路合闸到故障识别元件判别方法，用以提高单相重合闸线路的供电可靠性和系统并列运行的稳定性。

本发明的技术方案是：一种利用方向行波特定短窗积分值的线路合闸到故障识别方法，当输电线路发生单相接地故障时，采用单相重合闸，利用量测端获得的合闸线模电流行波和合闸线模电压行波构造正向电流行波和反向电流行波，分别求取正向行波和反向行波的绝对值，并计算合闸后2τ_min～4τ_min时窗内正、反向行波绝对值的积分值之比来构建合闸到故障识别判据；若积分值之比小于设定的门槛值k，则判为合闸到无故障线路；若积分值之比大于k则判为合闸到故障。

具体步骤为：

(1)被保护线路发生单相接地故障后，断开故障相，此时由被保护线路量测端M端故障相的断路器执行合闸操作，被保护线路另一端N端断路器处于断开状态，由量测端M获得三相电流行波与电压行波，将三相电压和三相电流行波分别利用式(1)、(2)进行相模变换，提取三个线模电压分量Δu_α、Δu_β和Δu_γ和电流分量Δi_α、Δi_β和Δi_γ：

式(1)中，Δu_A、Δu_B和Δu_C分别为三相电压，式(2)中Δi_A、Δi_B和Δi_C分别为三相电流；

(2)从Δu_α、Δu_β、Δu_γ和Δi_α、Δi_β、Δi_γ中选取含故障相的线模电压Δu_m和线模电流Δi_m，利用(3)、(4)式构造正向电流行波和反向电流行波

式(3)和式(4)中，n表示采样点，下标m＝α或β或γ，表示选取的模量；

(3)提取特征量：分别计算合闸后正向电流行波绝对值和反向电流行波绝对值，得到和

(4)利用式(5)、(6)分别计算合闸后2τ_min～4τ_min(τ_min为行波在最短健全线路全长传播一次所用的时间，此处τ_min＝l_min/v)时窗内正向电流行波绝对值和反向电流行波绝对值的积分值S⁺和S^-：

式(5)和(6)中t₀＝2τ_min；

(5)根据式(7)求取正、反向电流行波绝对值积分的比值λ_∑：

λ_∑＝S⁺/S^－ (7)

根据积分比值λ_∑的大小进行合闸到故障的判别：

若λ_∑小于设定的门槛值k，则判为合闸到无故障线路；

若λ_∑大于或者等于k，则判为合闸到故障。

利用PSCAD电磁暂态仿真软件，沿被保护线路MN每隔Nkm设置一个故障点进行全线遍历，根据计算得到的积分比值λ_∑沿线分布规律，对门槛值k进行整定取值。