[发明专利]用于检测电力系统中的传输线路的故障的方法和装置

说明书

提供了用于检测电力系统(10)中的传输线路(20)的故障的机制，该电力系统(10)包括极弱系统(10a)和极强系统(10b)中的至少一个系统。一种方法包括在故障的发生期间从传输线路的两个端子(21a、21b)获取行波极性，行波极性由两个电流极性和两个电压极性限定。方法包括确定所获取的行波极性是可检测的并且确定所获取的行波极性是不可检测的。方法包括基于可检测的行波极性和不可检测的行波极性来检测故障为内部故障。还提供了一种被配置成执行这样的方法的装置。

技术领域

本文中呈现的实施例涉及传输线路的故障分类，并且具体地涉及用于传输线路的故障检测的方法和装置。

背景技术

考虑区域电力系统具有强的内部传输系统，强的内部传输系统在相对较弱的联锁电力网上向另一强的区域系统传输电力。这样的区域电力系统在干扰(诸如短路、发电损失、负荷损失、国际电联之一的损失或其任何组合)期间可能遇到稳定性问题。解决这些问题的普遍做法是包括更多的国际电联、将电压提高到更高的电压等级(诸如超高压(EHV)等级或特高压(UHV)等级)或两者兼有。另一种提高电力系统稳定性的方法是采用具有高运行速度的保护继电器。

行波保护是用于超高速度的保护的一种方法。行波保护有不同的类型，例如基于方向比较的行波纵联保护、行波电流差动保护、基于距离测量的行波保护等。

一般而言，定向纵联保护为行波保护提供了实用且可靠的机制。它只需要小带宽信道就能在传输线路的端点处的端子之间传输二进制信息。

基于方向比较的行波保护例如已经由M.Chamia和S.Liberman在“IEEETransactions on Power Apparatus and Systems,Vol.PAS-97,No.6,Nov/Dec 1978”的“Ultra High Speed Relay for EHV/UHV Transmission Lines’-Development,Designand Application”中提出。一般而言，在这种保护系统中，受保护线路的两端处的电压和电流都被测量。检测局部电压和电流测量的方向。基于两端的方向的比较做出跳闸决定。

在基于方向比较的行波保护中，比较局部电压和电流的第一波前的极性。如果它们相同，则发生了后向故障。如果它们相反，则发生了前向故障。然后两个端子处的保护继电器将传输故障方向给另一端子。如果两个方向都是前向方向，则发生了内部故障。否则，发生了外部故障。其基本原理如图12所示。

接下来总结可能导致用于行波定向纵联保护的已知机制的可靠性问题的一些因素。

首先，定向纵联保护需要传输线路的两个端子上的电压和电流测量两者，当电压或电流行波之一对于极性检测而言太小时，这可能具有灵敏度问题。例如，在极强系统中，母线电压在故障的发生期间不会改变，这意味着行波Δu始终为零或接近于零。结果，定向纵联保护无法检测到强系统侧处的电压极性，并且从而定向纵联保护将无法工作。

其次，电压补偿是解决针对极强或极弱系统的基于基频值的纵联保护的灵敏度问题的经典且实用的方法。但不幸的是，这种机制不能用于行波保护，因为经典的电压补偿是基于基频相量和欧姆定律，其不适用于基于高频故障暂态的行波保护。需要一些其它的机制来解决针对极强或极弱系统的灵敏度问题。

因此，需要改进的传输线路的保护，例如以实现可以降低操作失败的风险的改进的行波保护。

发明内容

本文中的实施例的目的是提供对电力系统中的传输线路的有效保护。

根据第一方面，提出了用于检测电力系统中的传输线路的故障的方法，该电力系统包括极弱系统和极强系统中的至少一个系统。该方法包括在故障的发生期间从传输线路的两个端子获取行波极性，行波极性由两个电流极性和两个电压极性限定。该方法包括确定所获取的行波极性中的一些行波极性是可检测的并且确定所获取的行波极性中的一些行波极性是不可检测的。该方法包括基于可检测的行波极性和不可检测的行波极性来检测故障为内部故障。