基于差动系数矩阵的特高压交流输电线路继电保护方法

摘要

本发明公开了一种基于差动系数矩阵的特高压交流输电线路继电保护方法。它首先测量特高压交流输电线路一端的A、B、C相正序电压、正序电流、负序电压、负序电流；利用分布参数模型，计算特高压交流输电线路另一端的A、B、C相正序电流和负序电流，分别计算A、B、C相混合系分量差动电流幅值，进而计算差动系数矩阵，然后利用差动系数矩阵各元素间的大小关系判别特高压交流输电线路故障相。本发明方法不受分布电容电流的影响，适用于任何电压等级，特别是特高压交流输电线路；用于特高压交流输电线路故障后整个故障过程的继电保护，动作性能不受过渡电阻和负荷电流的影响。

主权项

基于差动系数矩阵的特高压交流输电线路继电保护方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)测量特高压交流输电线路在m变电站保护安装处的A、B、C相正序电压A、B、C相正序电流测量特高压交流输电线路在n变电站保护安装处的A、B、C相正序电流(2)测量特高压交流输电线路在m变电站保护安装处的A、B、C相负序电压A、B、C相负序电流测量特高压交流输电线路在n变电站保护安装处的A、B、C相负序电流(3)利用特高压交流输电线路在m变电站保护安装处的A、B、C相正序电压A、B、C相正序电流计算特高压交流输电线路在n变电站保护安装处的A、B、C相正序电流${\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}1}={\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mA}1}\cosh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)-\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{mAl}}}{Z_{c1}}\sinh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)$${\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnB}1}={\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mB}1}\cosh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)-\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{mBl}}}{Z_{c1}}\sinh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)$${\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnC}1}={\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mC}1}\cosh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)-\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{mCl}}}{Z_{c1}}\sinh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)$其中，γ₁为特高压交流输电线路正序传播常数；Z_c1为特高压交流输电线路正序波阻抗；l_mn为m变电站和n变电站之间的特高压交流输电线路长度；cosh(.)为双曲余弦函数；sinh(.)为双曲正弦函数；(4)利用特高压交流输电线路在m变电站保护安装处的A、B、C相负序电压A、B、C相负序电流计算特高压交流输电线路在n变电站保护安装处的A、B、C相负序电流${\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}2}={\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mA}2}\cosh \left({\gamma }_2{l}_{\mathrm{mn}}\right)-\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{mA}2}}{Z_{c2}}\sinh \left({\gamma }_2{l}_{\mathrm{mn}}\right)$${\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnB}2}={\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mB}2}\cosh \left({\gamma }_2{l}_{\mathrm{mn}}\right)-\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{mB}2}}{Z_{c2}}\sinh \left({\gamma }_2{l}_{\mathrm{mn}}\right)$${\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnC}2}={\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mC}2}\cosh \left({\gamma }_2{l}_{\mathrm{mn}}\right)-\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{mC}2}}{Z_{c2}}\sinh \left({\gamma }_2{l}_{\mathrm{mn}}\right)$其中，γ₂为特高压交流输电线路负序传播常数；Z_c2为特高压交流输电线路负序波阻抗；l_mn为m变电站和n变电站之间的特高压交流输电线路长度；cosh(.)为双曲余弦函数；sinh(.)为双曲正弦函数；(5)计算A、B、C相混合系分量差动电流幅值:$I_{\mathrm{dA}}=|{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}1}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{nA}1}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}2}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{nA}2}|$$I_{\mathrm{dB}}=|{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnB}1}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{nB}1}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnB}2}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{nB}2}|$$I_{\mathrm{dC}}=|{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnC}1}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{nC}1}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnC}2}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{nC}2}|$(6)计算差动系数矩阵$S=\left[\begin{array}{ccc}1& \frac{I_{\mathrm{dA}}}{I_{\mathrm{dB}}}& \frac{I_{\mathrm{dA}}}{I_{\mathrm{dC}}}\\ \frac{I_{\mathrm{dB}}}{I_{\mathrm{dA}}}& 1& \frac{I_{\mathrm{dB}}}{I_{\mathrm{dC}}}\\ \frac{I_{\mathrm{dC}}}{I_{\mathrm{dA}}}& \frac{I_{\mathrm{dC}}}{I_{\mathrm{dB}}}& 1\end{array}\right];$(7)选取差动系数矩阵S中的最大元素则根据选取差动系数矩阵S中的元素和设定阀值α，利用如下继电保护判据判断故障相线路：(i)若满足S_ij>α且S_ik>α，则判断i相线路为故障相线路；(ii)若满足S_ij>α且S_kj>α，则判断ik相线路为故障相线路；(iii)若满足α>S_ij>1，则判断ijk相线路为故障相线路；其中，ijk为ABC相或ACB相或BAC相或BCA相或CAB相或CBA相。