[发明专利]一种基于集中参数Π模型的交流输电线路故障选相测后模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于集中参数Π模型的交流输电线路故障选相测后模拟方法，属于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其可靠性，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，将成为今后的一个发展趋势。

对于采用单相重合闸的超、特高压输电线路，要求区内单相故障跳单相，多相故障跳三相，所以选相问题的关键是找出区内单相故障的故障相。本专利选取被保护线路两端电压电流模量，根据交流输电线路线模等效网络的特性以及其Π模型的基尔霍夫电流定理，模拟计算输电线路末端各模量电流，通过比较各模量模拟电流波形与实测电流波形给出动作判据。本发明在短时窗内，通过测后模拟方法快速区分单相与多相故障，且单相故障时可以正确识别出故障相，构成一种快速选相元件。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于集中参数Π模型的交流输电线路故障选相测后模拟方法，以期满足故障选相的可靠性与速动性，为自动重合闸技术提供可靠依据。

本发明的技术方案是：当交流输电线路发生故障时，在短时窗内，实测输电线路首、末两端电压和电流，根据交流输电线路线模等效网络的特性及其Π模型的基尔霍夫电流定理，得到线路末端模拟电流公式                                                ,通过实测输电线路首、末两端的电压和电流，模拟计算输电线路末端电流；再计算模拟电流波形与实测电流波形的相关系数，根据相关系数的极性，判断识别输电线路单相或多相故障。

本基于集中参数Π模型的交流输电线路故障选相测后模拟方法的具体步骤如下：

（1）交流线路保护的突变量启动元件检测到故障后启动，实测记录线路两端三相电流和电压波形；

（2）将实测的首端M侧电压u_MA、u_MB、u_MC代入如下扩展的karrenbauer变换公式，得到其相应的零模分量u_M0和三个线模分量u_Mα、u_Mβ和u_Mγ：

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式中，u_MA、u_MB、u_MC分别为M端三相电压，u_M0为零模电压，u_Mα、u_Mβ和u_Mγ分别为三个线模电压；

（3）按步骤（2）同样方法，得到线路首端M侧的三相电流的线模分量i_Mp和末端N侧的三相电压、电流的线模分量u_Np、i_Np，p分别为α、β和γ，代表三个线模分量；

（4）在短时窗内，利用实测得到的电压、电流数据，根据集中参数Π模型的基尔霍夫电流定理得到的如下公式，计算线路N侧的模拟电流：

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