[发明专利]输电线路集成故障定位保护系统

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及一种电力系统的保护装置，特别是一种主输电线路集成故障定位保护系统。

背景技术

上世纪60年代，Rockefeller提出了基于集中式计算机系统的集中式变电站保护系统。这一概念很符合整体集成保护的思想，即保护装置并不仅仅监视单个元件，而且能够监视某一区域所有元件。然而，由于计算机技术(包括硬件和软件)和通信技术的限制，这一想法并没有应用于实际。自那以后，数字技术的广泛应用迅速推动着继电保护技术的发展。上世纪80年代，随着基于传统方法的致力于单个元件保护的分布式处理平台的应用，微处理器渐渐引入电力系统保护中。至此，有限的集成保护仍只能以后备保护的形式存在，并渐渐演变为次要功能。

上世纪70年代后期，随着电网规模的扩大，为提高系统稳定性而快速切除故障的要求激励着人们研究基于非工频量的保护技术，进而提高继电保护的响应速度。这就导致了所谓的“超高速保护”的发展，它利用故障信号中的暂态信号，是一种基于行波和成分叠加原理的线路保护。然而，由于当时数字信号处理技术的局限性，基于这种保护原理的保护装置并没有得到广泛应用。

上世纪80年代和90年代的发展为电力系统继电保护的进步提供了新的方法，尤其是基于自适应保护和人工智能技术的保护技术，大大提高了继电保护的性能。然而，这些仅仅是传统保护技术的改进，并不能促进保护新原理的发展。

近些年，微处理器和传感器技术都有更进一步的发展。这就使得过去不实际的，利用故障暂态信号的保护技术被重新考虑，并且吸引了很大的研究兴趣。研究发现故障暂态高频信号能够被检测和量化，这为新保护原理和技术的发展提供了可能。很多人在高频暂态信号的检测方面进行了大量的研究，并且已有相当的新型保护技术被提出，且都提出了相应的测量和数字信号处理技术。

与此同时，继电保护平台信号处理能力的显著进步和与之相适应的通信技术的发展，为重新审视集成保护概念提供了契机。研究表明可以使用由若干变电站与元件获得的信息设计新的保护原理与方案，它们将远优于已有的基于单个电站或元件的保护技术。在这一方面，已发明的新的基于暂态量的保护技术不仅继承了保护单个装置的能力，当有现代通信技术支持时还可以用来设计用于电力系统集成保护的新方案。

发明内容

本发明的目的是提出一种新型主输电线路集成故障定位保护系统，该系统在输电线路发生故障时，基于故障电流信号中存在的高频暂态行波在线路上的传输特性和在不连续点上的反射特性，通过集成故障定位保护继电器捕获该信号，记录各种行波信号的到达时间和极性，然后比较它们的到达时间和极性便可确定故障段，并可进一步给出故障位置信息。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种主输电线路集成故障定位保护系统，该系统主要包括光纤通信网络、多个接口通信单元、多个集成继电保护单元和输电线路上连接的多个断路器，其特征在于：

所述的多个集成继电保护单元安装于系统所有变电站中，各自独立监视着电力系统的参数；

所述的每个接口通信单元包括测量和控制单元，该接口通信单元通过各种传感器连接到电力设备上；

所述的测量和控制单元包括和被保护输电线相连的电流互感器、接口单元、通信以太网及网络开关，其连接关系为：电流互感器，接口单元的输入端与电流互感器的三相电流输出端相连，接口单元的输出端与断路器相连，接口单元的通讯端通过网络开关与该通信光纤网络相连，多个集成继电保护单元通过网络开关与该通信光纤网络相连。

本发明的主输电线路集成故障定位保护系统能够应用于高压输电线的保护，该系统与配电网的具体结构无关，不需要信道，构成简单，易于实现，且不敏感于故障类型，过渡电阻，故障初始角和电源配置，是一种高速且精确的故障定位保护方案。

附图说明

图1是本发明的主输电线路集成故障定位保护系统结构图；

图2是多端输电线路配置及Bewley-Lattice图；

图3是通过以太网连接的集成继电保护单元；

图4是线路P上距S端母线80km处发生a相接地故障时继电保护单元的响应；其中，(a)初始故障电流；(b)R端母线处继电保护单元的响应；(c)S端继电保护单元的响应；(d)T端继电保护单元的响应；

图5是线路P上距母线R端2km处发生故障时继电保护单元的响应；其中，(a)S端母线处继电保护单元的响应；(b)R端母线处继电保护单元的响应；(c)T端母线处继电保护单元的响应；