[发明专利]带并联电抗器的混合输电线路三相永久性故障判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统输电线路保护领域，尤其涉及带并联电抗器输电线路的三相永久性故障判别技术，特别是涉及带并联电抗器的混合输电线路三相永久性故障判别方法。

背景技术

超高压电缆-架空混合线路重合闸的投入能够提高系统的稳定性和供电可靠性，具有显著的经济效益。现有的自动重合闸采用盲目重合方式，重合前不能对故障性质进行判别，一旦重合于永久性故障，不仅不能恢复系统的正常供电，而且重合于故障所导致的对电气设备的二次冲击，远超过正常运行状态下发生短路时的损害。而自适应重合闸则先判定故障性质，若为永久性故障，则闭锁重合闸；若为瞬时性故障，则启动重合。为了避免盲目重合造成的上述严重危害，超高压电缆-架空混合线路自适应重合闸的投入显得极其重要。

目前，相关研究主要集中在故障测距和单相自适应重合闸方面。相比于输电线路单相故障，多相故障在线路故障所占比例较小。但是，重合闸重合于多相永久性故障对系统及电气设备的危害程度要远远超过重合于单相永久性故障。因此，三相自适应重合闸应用于超高压电缆-架空混合线路有重要的研究价值。

发明内容

本发明提供一种带并联电抗器的混合输电线路三相永久性故障判别方法，可以有效避免三相重合于永久性故障的严重危害。本发明的技术方案如下：

一种带并联电抗器的混合输电线路三相永久性故障判别方法，包括如下步骤：

步骤A：混合线路发生三相故障且断路器跳开后，采集三相的电压u_a、u_b、u_c，通过Karrenbauer变换求得差模电压u_D(u_α、u_β)；

步骤B：将设定数据窗长的差模电压u_D(n)带入如下矩阵方程组，可解得待求参数c₁、c₂:

式中，p取2，N表示设定数据窗长下u_D(n)的总个数，0≤n≤N-1；

步骤C：求解特征多项式1+c₁z^-1+c₂z^-2＝0，得到差模电压对应的极点z_m，m＝1，2；

步骤D：将极点z_m带入f＝arctan|Im(z_m)/Re(z_m)|/2πΔt，求得差模电压的频率f,式中，arctan(·)是反正切函数，Im(·)是对复数取虚部函数，Re(·)是对复数取实部函数，Δt是三相电压的采样时间间隔。

步骤E：将差模电压的频率f与整定值Kf_D进行比较，其中K为裕度系数，f_D是由混合线路正序参数及并联电抗器电感计算得到的差模电压的频率，其计算公式如下。

其中，k是混合线路并联电抗器装设端数，即单端装设时k取1，两端装设时k取2；L是并联电抗器的电感，C₁是混合线路的正序电容；

步骤F：按点顺次推移数据窗，重复步骤B～E,在一定时间段内，若f一直不大于整定值f_set，则故障为永久性故障；若f一直大于整定值f_set，则故障为瞬时性故障。

上述的带并联电抗器的超高压混合输电线路三相永久性故障判别方法，步骤B中所述设定数据窗的长度可以取10～20ms；步骤E中所述裕度系数K可取0.6～0.8；步骤F中所述顺次推移数据窗，该数据窗推移时间可以为5～10ms，所述一定时间段，设定的时间段大小可以在1/4～1个周波之间。

本发明在充分考虑了混合线路特点的基础上，提出一种带并联电抗器的混合输电线路三相永久性故障判别方法，该方法采用线路残余电压差模分量(差模电压)的频率作为判据，在重合闸重合之前准确的判别故障性质，实现瞬时性故障时重合闸快速重合和永久性故障时重合闸有效闭锁，有效避免三相重合于永久性故障的严重危害。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.该方法对信号采样率要求较低，采样率取信号最高频率的4～20倍均能满足要求。

2.该方法频率识别算法简单，易于实现。

3.该方法能够可靠实现超高压电缆-架空混合线路三相故障性质的判定，且判定时间短、不受过渡电阻、故障位置及电力电缆所占线路全长比例的影响。

附图说明