[发明专利]一种基于特高压交流长线路的继电保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于特高压交流长线路的继电保护方法，对电力系统中的输电线路、母线和发电机进行保护，属于电工技术。

背景技术

特高压交流长线路输送电力具有容量大、距离远、能耗低、占地少、经济性好的优点。随着我国能源开发西移和北移的速度加快，能源产地和消费地之间的输送距离越来越远，输送的规模越来越大。具有广阔的发展前景。

现在的输电线路的零序阻抗继电器方案，主要存在着两个问题：一是继电器的保护区随着过渡电阻的增加而显著减少，二是经大过渡电阻故障时，继电器的灵敏度严重降低，特别是故障点位于保护边界附近时，继电器的灵敏度无法保证可靠地切除故障；在母线保护时，利用传统的故障分量综合阻抗母线保护判据，在区外故障TA饱和时，差流与制动电流出现不同步，会出现制动不可靠的问题；传统的发电机纵向零序电压保护滤波方法，由于发电机纵向零序电压谐波成分复杂，含大量高、低次谐波及间谐波。常用的几种滤波方法对间谐波的滤除均不够理想。

现在工程上采用的特高压交流长线路继电保护方案在要求不高的场合下可以对输电线路、母线、发电机进行有效的保护，但对于灵敏度、可靠性和安全性要求比较高的场合传统的特高压交流长线路继电保护方案就不能够满足要求了。因此，发明一种更为有效地提高特高压交流长线路继电保护性能的新型方案成为亟需解决的课题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于特高压交流长线路的继电保护方法，输电线路保护采用了分布参数线路模型的负序电抗继电器方案，母线保护采用了归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据，发电机保护采用了纵向零序电压保护滤波方法；通过输电线路保护、母线保护、发电机保护，可有效地提高特高压交流长线路的可靠性、灵敏性和速动性。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于特高压交流长线路的继电保护方法，输电线路保护采用分布参数线路模型的负序电抗继电器方案，母线保护采用归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据，发电机保护采用纵向零序电压保护滤波方法；具体包括如下步骤：

(1)输电线路保护采用分布参数线路模型的负序电抗继电器方案：首先计算负序电抗继电器的一系列测量参数与计算参数，再构造故障点残压向量和动作电压向量，最后确定保护动作与否的条件；

(2)母线保护采用归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据：首先计算故障分量综合阻抗辐角arg Z_cd的偏移误差，再将其进行归一化处理，并根据归一化后的偏移误差计算制动系数K_res，将K_res引入原动作判据中，从而得到母线保护新判据，以进行故障的判定；其中，Z_cd为综合阻抗，R为电阻，X为电抗，Z_cd＝R+X；

(3)发电机保护采用纵向零序电压保护滤波方法：采用频谱搬移技术，先将基波分量移至频率轴零点位置，再利用狭窄带低通滤波器，将非直流分量滤除，所用低通滤波器主带极为狭窄，能很好地滤除高低次谐波和间谐波。

所述步骤(1)，具体包括如下步骤：

(11)计算继电器的测量电压U_J与保护安装处的负序电流I_M2的夹角α；设定A相为故障相，A相测量电压为U_MA，即U_MA表示保护安装处的故障相电压；

(12)计算I_JZ_c1thγ₁l_set与测量电压U_J的夹角β，其中I_J为继电器中间计算电流，Z_c1为正序波阻抗，thγ₁为γ₁为正序传播系数，l_set为保护故障距离的整定值；对于A相正常运行和故障运行时，都有I_J＝I_MA+PI_M0，I_MA表示保护安装处的故障相电流，P表示负序阻抗继电器的零序电流补偿系数，I_M0表示保护安装处的零序电流；

(13)根据正弦定理计算故障点残压幅值U_fault，并构造故障点残压向量

U_fault＝U_Jsinβ/sin(180°-α-β)