[发明专利]基于过渡电阻与故障初始角的输电线路暂态保护方法

摘要

本发明公开了一种基于过渡电阻与故障初始角的输电线路暂态保护方法，将暂态量按过渡电阻与故障角进行归算，利用归算后的暂态量构造保护判据，最大程度地消除这两者对保护的影响，大幅提高保护的可靠性和灵敏度。本发明方法可靠性高、灵敏度高、速度快；暂态量按过渡电阻与故障角进行归算，利用归算后的暂态量构造保护判据，最大程度地消除了这两者对线路保护的影响；本发明的方法可以同时保护多条线路，这样可以大幅减低投资费用；另一方面，若每条线路都配备本发明的保护方法，则可互为备用，再次大幅提高保护可靠性。

主权项

一种基于过渡电阻与故障初始角的输电线路暂态保护方法，其特征是，包括以下步骤：1)在被保护线路一端，不断采集一座变电站或开关站的同一电压等级有电气联系的m回输电线路L₁、L₂……L_m的故障电流i₁、i₂……i_m或故障电压u₁、u₂……u_m，m≥2，将所述故障电流或故障电压引入到同一套保护装置，经模数转换将模拟故障电流信号或故障电压信号转换为数字电流信号I₁、I₂……I_m或数字电压信号U₁、U₂……U_m；所述数字电流信号I₁、I₂……I_m为A相电流、B相电流、C相电流中的一种，或者为A、B、C相电流经相模变换后的模电流中的一个模分量；所述数字电压信号U₁、U₂……U_m为A相电压、B相电压、C相电压中的一种，或者为A、B、C相电压经相模变换后的模电压中的一个模分量；2)分别提取I₁、I₂……I_m同一频带的高频分量I_1h、I_2h……I_mh，或者提取U₁、U₂……U_m同一频带的高频分量U_1h、U_2h……U_mh；3)计算I_1h、I_2h……I_mh或U_1h、U_2h……U_mh的高频分量处理量P₁、P₂……P_m，所述高频分量处理量P₁、P₂……P_m为同一种类的高频分量处理量；所述高频分量处理量是指高频分量的能量、熵、信号复杂度、信号奇异度、模极大值、李氏指数、幅值积分、瞬时幅值、奇异值中的一种；其中熵包括能量熵、能谱熵、奇异熵、时间熵、相对熵；4)保护是否启动的判断：当m＞2时，将高频分量处理量P₁、P₂、……、P_m两两组成一组，即P₁与P₂为一组、P₂与P₃为一组、……、P_m与P₁为一组，共组成m组，并使P₁、P₂……P_m在这m组中都刚好出现2次，每一组分别作为一个独立的保护单元保护各自的两回线路，即这m组m个保护单元保护分别保护线路L₁与L₂、L₂与L₃、……、L_m与L₁；由每一组的高频分量处理量分别构造各自的保护启动判据，各自分别判断是否满足该组的保护启动条件：P₁＞P_start1或P₂＞P_start2、P₂＞P_start2或P₃＞P_start3……P_m＞P_startm或P₁＞P_start1，P_start1、P_start2……P_startm为保护启动整定值，取值为正实数；如果某一组满足该组对应的保护启动条件，则表示与该组关联的两回输电线路发生故障，进入到下一步骤5)；否则，表示与该组关联的两回输电线路无故障，转入到步骤1)；当m＝2时，判断是否满足保护启动条件：P₁＞P_start1或P₂＞P_start2，P_start1、P_start2为保护启动整定值，取值为正实数；如果满足，则表示被保护的两回线路L₁、L₂可能发生了故障，启动保护，并转入到下一步骤5)；否则，表示这两回线路无故障，转入到步骤1)；5)判别故障类型；6)计算过渡电阻与故障初始角；7)构建故障特征量，并对故障特征量进行归算；当m＞2时，将每组两个高频分量处理量的差值或比值分别作为各组的故障特征量，即或者FF₁₂＝P₁‑P₂、FF₂₃＝P₂‑P₃……FF_m1＝P_m‑P₁，或者FF₁₂＝P₁/P₂、FF₂₃＝P₂/P₃……FF_m1＝P_m/P₁，根据故障类型选择相应的归算参数，按过渡电阻与故障初始角将FF₁₂、FF₂₃……FF_m1归算为RFF₁₂、RFF₂₃……RFF_m1，归算公式为：${\mathrm{RFF}}_{12}=\frac{k}{{\mathrm{\γ}}_{12}}\·{\mathrm{FF}}_{12},{\mathrm{RFF}}_{23}=\frac{k}{{\mathrm{\γ}}_{23}}\·{\mathrm{FF}}_{23},...,$${\mathrm{RFF}}_{m1}=\frac{k}{{\mathrm{\γ}}_{m1}}\·{\mathrm{FF}}_{m1},$其中γ₁₂、γ₂₃……γ_m1为各组的归算因子；或者，根据故障类型，按过渡电阻与故障初始角先将高频分量处理量P₁、P₂……P_m进行归算，得到归算后的高频分量处理量RP₁、RP₂……RP_m，归算公式为：${\mathrm{RP}}_1=\frac{k}{{\mathrm{\γ}}_1}\·P_1,{\mathrm{RP}}_2=\frac{k}{{\mathrm{\γ}}_2}\·P_2,...,{\mathrm{RP}}_m=\frac{k}{{\mathrm{\γ}}_m}\·P_m,$其中γ₁、γ₁……γ_m为归算因子，计算归算后的高频分量处理量RP₁、RP₂……RP_m两两之间的m个差值RDiff₁₂、RDiff₂₃……RDiff_m1或比值RRatio₁₂、RRatio₂₃……RRatio_m1，并使每个归算后的高频分量处理量在这m个差值或比值计算中都出现2次，即RDiff₁₂＝RP₁‑RP₂、RDiff₂₃＝RP₂‑RP₃……RDiff_m1＝RP_m‑RP₁，或RRatio₁₂＝RP₁/RP₂、RRatio₂₃＝RP₂/RP₃……RRatio_m1＝RP_m/RP₁，则RDiff₁₂、RDiff₂₃……RDiff_m1或RRatio₁₂、RRatio₂₃……RRatio_m1即为归算后的故障特征量RFF₁₂、RFF₂₃……RFF_m1，即有或者RFF₁₂＝RDiff₁₂、RFF₂₃＝RDiff₂₃……RFF_m1＝RDiff_m1；或者RFF₁₂＝RRatio₁₂、RFF₂₃＝RRatio₂₃……RFF_m1＝RRatio_m1；当m＝2时，两个高频分量处理量的差值或比值分别作为故障特征量，即或者FF＝P₁‑P₂，或者FF＝P₁/P₂，根据故障类型选择相应的归算参数，按过渡电阻与故障初始角将FF归算为RFF，归算公式为：其中γ为归算因子；8)或者(1)进行故障区域第一次判断：指进行被保护区域是否故障的第一次判断；当m＞2时，采用下述方法对各组分别进行故障区域第一次判断：判断RFF_t2是否满足RFF₁₂＞RFF_12，act，RFF_12，act为保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₁故障，转入到骤11)；否则表示线路L₁无故障，转入到步骤9)之或者(1)进行故障区域第二次判断；判断RFF₂₃是否满足RFF₂₃＞RFF_23，act，RFF_23，act为保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₂故障，转入到骤11)；否则表示线路L₂无故障，转入到步骤9)之或者(1)进行故障区域第二次判断；依此类推，……判断RFF_m1是否满足RFF_m1＞RFF_m1，act，RFF_m1，act为保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L_m故障，转入到骤11)；否则表示线路L_m无故障，转入到步骤9)之或者(1)进行故障区域第二次判断；当m＝2时，采用下述方法对各组分别进行故障区域第一次判断：判断RFF是否满足RFF＞RFF_act，RFF_act为保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₁故障，则转入到骤11)，否则表示线路L₁无故障，转入到步骤9)之或者(1)进行故障区域第二次判断；或者(2)进行故障方向第一次判断；当m＞2时，采用下述方法对各组分别进行故障方向第一次判断：判断RFF₁₂是否满足RFF₁₂＞RFF_12，act，RFF_12，act为方向保护动作整定值，取值为正实数；表示线路L₁正方向故障，向对端发送“正向故障”信号，转入到骤10)；否则表示线路L₁正方向无故障，转入到步骤9)之或者(2)进行故障方向第二次判断；判断RFF₂₃是否满足RFF₂₃＞RFF_23，act，RFF_23，act为方向保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₂正方向故障，向对端发送“正向故障”信号，转入到骤10)，否则表示线路L₂正方向无故障，转入到步骤9)之或者(2)进行故障方向第二次判断；依此类推，……判断RFF_m1是否满足RFF_m1＞RFF_m1，act，RFF_m1，act为方向保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L_m正方向故障，向对端发送“正向故障”信号，转入到骤10)，否则表示线路L_m正方向无故障，转入到步骤9)之或者(2)进行故障方向第二次判断；当m＝2时，采用下述方法对各组分别进行故障方向第一次判断：判断RFF是否满足RFF＞RFF_act，RFF_act为方向保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₁正方向故障，向对端发送“正向故障”信号，则转入到骤10)，否则表示线路L₁正方向无故障，转入到步骤9)之或者(2)进行故障方向第二次判断；9)或者(1)进行故障区域第二次判断：指进行被保护区域是否故障的第二次判断；当m＞2时，采用下述方法对各组分别进行故障区域第二次判断：判断RFF₁₂是否满足RFF₁₂＜‑RFF’_12，act，RFF’_12，act为保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₂故障，转入到骤11)；否则表示线路L₁、L₂均无故障，转入到步骤1)；判断RFF₂₃是否满足RFF₂₃＜‑FFF’_23，act，RFF’_23，act为保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₃故障，转入到骤11)；否则表示线路L₂、L₃均无故障，转入到步骤1)；依此类推，……判断RFF_m1是否满足RFF_m1＜‑RFF’_m1，act，RFF’_m1，act为保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₁故障，转入到骤11)；否则表示线路L_m、L₁均无故障，转入到步骤1)；当m＝2时，采用下述方法对各组分别进行故障区域第二次判断：判断RFF是否满足RFF＜‑RFF’_act，RFF’_act为保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₂故障，则转入到骤11)，否则表示线路L₁、L₂均无故障，转入到步骤1)；或者(2)进行故障方向第二次判断；当m＞2时，采用下述方法对各组分别进行故障方向第二次判断：判断RFF₁₂是否满足RFF₁₂＜‑RFF’_12，act，RFF’_12，act为方向保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₂正方向故障，向对端发送“正向故障”信号，转入到骤10)，否则表示线路L₁、L₂正方向均无故障，转入到步骤1)；判断RFF₂₃是否满足RFF₂₃＜‑RFF’_23，act，RFF’_23，act为方向保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₃正方向故障，向对端发送“正向故障”信号，转入到骤10)，否则表示线路L₂、L₃正方向均无故障，转入到步骤1)；依此类推，……判断RFF_m1是否满足RFF_m1＜‑RFF’_m1，act，RFF’_m1，act为方向保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₁正方向故障，向对端发送“正向故障”信号，转入到骤10)，否则表示线路L_m、L₁正方向均无故障，转入到步骤1)；当m＝2时，采用下述方法对各组分别进行故障方向第二次判断：判断RFF是否满足RFF＜‑RFF’_act，RFF’_act为方向保护动作整定值，取值为正实数；如果满足，表示线路L₂正方向故障，则转入到骤10)，否则表示线路L₁、L₂正方向均无故障，转入到步骤1)；10)各组分别确认是否收到对端发来的相同线路正方向故障的信息，如果收到对端发来相同线路“正向故障”信息，表明该线路故障，收到对端发来“正向故障”信息，，则转入步骤11)；否则转入到步骤1)；11)保护单元发出相应的跳闸命令。