[发明专利]一种基于集中参数T模型的交流输电线路故障选相的测后模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于集中参数T模型的交流输电线路故障选相的测后模拟方法，属电力系统继电保护技术领域。

背景技术

自动重合闸技术是保证电力系统安全稳定运行的一种有效措施。统计表明，在超、特高压输电线路故障中，超过70%的故障是单相接地故障，而单相故障中80%为瞬时性故障，因此在我国超、特高压系统中有广泛采用单相重合闸。由于选相跳闸的需要，选相元件成为高压保护装置中的重要元件。常规选相方法主要有突变量选相、电流差动选相、行波选相。突变量选相动作迅速，但系统振荡时突变量选取困难，电流差动选相可靠灵敏，但运用到长线时，受分布电容电流影响很大，行波选相由于行波信号的不易捕捉性和不可重复性限制了行波选相的可靠性，由于基于模型的时域故障选相原理具有从暂态到稳态的故障全过程数据都适用、无需经过时频域的转换、直接用采样点就可以进行保护算法，且所需数据窗极短等优点，所以必将成为今后的一个发展趋势。

通过对交流输电线路（集中参数T模型）线模分量附加网络的分析发现：当某个模量对应两相均为非故障相，于短数据窗内，线路两侧该模量电压电流满足基尔霍夫电流定理，可列出方程                                                ；当某个模量对应两相至少有一相为故障相时，线路两侧的该模电压电流不满足方程。藉此，提出着眼于电流响应求解的故障选相的测后模拟时域方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于集中参数T模型的交流输电线路故障选相的测后模拟方法，通过分析特高压交流输电线路（集中参数T模型）线模分量网络特性，比较线路末端处模拟电流波形与实测电流波形的相关系数r_αβγ，识别线路的单相和多相故障，快速、可靠的实现特高压交流输电线路故障选相。

本发明的技术方案是：当输电线路发生故障时，在短时窗内，分别实测输电线路首端M点和末端N点处的线模电压u_Mαβγ、u_Nαβγ和电流i_Mαβγ、i_Nαβγ，然后分析输电线路线模分量网络的特性，利用集中参数T模型的基尔霍夫电流定理列出方程，根据该方程式模拟计算输电线路末端N点处的电流，再计算出末端N点处模拟电流波形与实测电流波形的相关系数r_αβγ；最后根据相关系数r_αβγ，判断识别高压交流输电线路的单相和多相故障。

本基于集中参数T模型的交流输电线路故障选相的测后模拟方法的具体步骤是：

（1）利用如下扩展的凯伦贝尔相模变换矩阵，将三相量解耦为三个相互独立的模量，得到各电气量的α模、β模和γ模三个线模分量：

；

（2）交流输电线路发生故障后，在短数据窗内，实测输电线路首端M点和末端N点的电压u_Mα、u_Nα和电流i_Mα、i_Nα，然后根据实测得到的首端M点电压u_Mα、电流i_Mα和线模电阻值R₁、电感值L₁、电容值C₁，利用集中参数T模型的基尔霍夫电流定理列出方程，模拟计算出线路N侧的α模电流；并以同样方法，求得N端β、γ模拟电流、；

（3）根据如下相关系数公式，分别计算线路末端N点处模拟电流波形与实测电流波形的相关系数r_αβγ：

；

式中，N₁为测量数据窗长度，k表示第1,2,3……N₁个采样点；