[发明专利]电力输送系统中的安全行波距离保护

说明书

本公开涉及用于监测电力系统中的行波的系统和方法。在各个实施例中，数据采集子系统可以采集电力系统信号。行波检测子系统可以基于电力系统信号来检测两个或更多个行波，并确定触发行波的事件的位置。行波安全子系统可以基于在阻断区域内的事件的位置来选择性地生成抑制信号。当位置在阻断区域之外时，保护行动子系统可以实施保护行动。在各个实施例中，对于从正常操作的开关设备的已知位置发射的行波，将不实施保护行动。此外，如果行波的幅度不同于基于故障前电压的期望值，则保护行动可以被抑制。

技术领域

本公开涉及在电力输送系统中使用行波的距离保护。更特别地但不排他地，本公开涉及使用多区域保护方案的概念为区域内切换事件提供安全性。

附图简述

描述了本公开的非限制性和非详尽的实施例，包括参考附图的本公开的各个实施例，其中：

图1示出了符合本公开的实施例的在电力系统线路上的位置处的故障的Bewley图。

图2示出了符合本公开的实施例的行波距离元件的简化逻辑图。

图3A示出了符合本公开的实施例的电力输送系统的一部分的简化单线图，该电力输送系统包括安装在电力线路上的已知位置处的电容器和旁路开关设备。

图3B示出了符合本公开的实施例的多区域保护方案。

图4示出了符合本公开的实施例的可用于建立多区域保护方案的系统的简化逻辑图。

图5示出了符合本公开的实施例的Bewley图，其中在电力系统中的事件朝向总线S和R发射行波，并且系统确认第一入射TW与在事件的位置处的所计算的故障前电压一致。

图6示出了符合本公开的实施例的用于使用行波中的失真来检测和定位故障的系统的功能框图。

图7示出了符合本公开的实施例的用于使用行波来检测和定位故障并选择性地启用保护行动的方法的流程图。

详细描述

行波(“TW”)是由电压的突然变化引起的电涌，其以接近光速的速度沿着架空电力线路传播。当由线路故障发射时，这些TW携带关于故障位置和类型的信息。此外，根据线路长度和故障位置，该信息在1至2ms内到达线路终端。TW的相对到达时间和极性允许以单塔跨度的量级的准确度定位故障，以及利用使用基于TW的定向元件(TW32)的允许式超范围传输跳闸(permissive over-reaching transfer trip)(POTT)方案和利用基于TW的线路电流差动方案(TW87)来保护线路。这些基于TW的线路保护利用通信信道，该通信信道可以是POTT方案的标准导频信道或TW87方案的直接光纤信道；并且可以利用电流测量设备的足够频率响应来使用电流TW。在各个实施例中，符合本公开的线路保护系统可以在没有通信信道的情况下在1到2ms的量级上操作。

图1示出了符合本公开的实施例的在长度为LL的电力系统线路上的位置F处的故障的Bewley图。故障离本地终端(S)为M(千米或英里)以及离远程终端(R)为LL-M(千米或英里)。考虑在本地终端后面的另一个终端(B)。TW线路传播时间(TWLPT)是TW从一个线路终端行进到相对的终端所花费的时间。

在故障点(F)处发射的TW在t₁到达本地终端(S)。TW的一部分反射，朝向故障向回行进，从故障反射回来，然后在t₄返回到本地终端(S)。在t₄-t₁时间间隔期间，TW行进了2·M的距离。我们如下书写距离-速度-时间方程：

2·M＝(t₄-t₁)·PV 方程1

其中传播速度PV为：

将方程2代入方程1，并且对M求解产生方程3，方程3可用于计算故障距离值：