一种基于全分量差动系数矩阵的特高压交流输电线路保护方法

摘要

本发明公开了一种基于全分量差动系数矩阵的特高压交流输电线路保护方法，其包括测量特高压交流输电线路两端的基频电气量，利用长线方程，由线路一端正、负、零序电气量计算另一端的正、负、零序电流量，再利用对称分量法计算另一端的基频电流量，进而计算差动系数矩阵。利用差动系数矩阵各元素间的大小关系判别故障类型，保护正确跳开故障相。本发明方法适用于特高压交流输电线路整个故障过程保护，尤其当特高压交流输电线路发生单相经高电阻接地短路故障时，本发明方法能准确识别并正确跳开故障相，其余两正常相线路两端断路器可靠不动作。

主权项

一种基于全分量差动系数矩阵的特高压交流输电线路保护方法，其特征如下：（1）测量特高压交流输电线路在m变电站检测点处的三相电流和A相正、负、零序电压A相正、负、零序电流测量特高压交流输电线路在n变电站检测点处的三相电流和A相正、负、零序电压A相正、负、零序电流作为输入量；（2）利用m变电站检测点处的正、负、零序电压和正、负、零序电流计算n变电站检测点处的正、负、零序电流$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}1}={\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mA}1}\cosh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)-\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{mA}1}}{Z_{c1}}\sinh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)\\ {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}2}={\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mA}2}\cosh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)-\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{mA}2}}{Z_{c1}}\sinh \left({\gamma }_1{l}_{\mathrm{mn}}\right)\\ {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mn}0}={\stackrel{·}{I}}_{m0}\cosh \left({\gamma }_0{l}_{\mathrm{mn}}\right)-\frac{{\stackrel{·}{U}}_{m0}}{Z_{c0}}\sinh \left({\gamma }_0{l}_{\mathrm{mn}}\right)\end{array}\right.$其中，R₁、L₁、G₁、C₁分别为单位长度线路的正序电阻、电感、电导和电容值；R₀、L₀、G₀、C₀分别为单位长度线路的零序电阻、电感、电导和电容值；l_mn为m变电站和n变电站之间输电线路长度；ω为电力系统角频率；（3）利用计算n变电站检测点处的三相电流$\left[\begin{array}{c}{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}}\\ {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnB}}\\ {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnC}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ a^2& a& 1\\ a& a^2& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}1}\\ {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}2}\\ {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mn}0}\end{array}\right]$其中，a=exp(j120°)；（4）计算$I_{\mathrm{dA}}=|{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnA}}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{nA}}|,I_{\mathrm{dB}}=|{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnB}}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{nB}}|,I_{\mathrm{dC}}=|{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{mnC}}+{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{nC}}|,$计算差动系数矩阵S:（5）选取差动系数矩阵S中的最大元素则根据S_ij选取差动系数矩阵S中的元素和其中，ijk=ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA相；（6）设定阀值s_h，利用差动系数矩阵S中的最大元素和选取故障相：1)若满足S_ij>s_h∩S_ik>s_h，则i相为故障相,同时，若常规正序差动保护未动作，则线路故障类型为i相经高电阻接地短路故障；反之，若常规正序差动保护动作，则线路故障类型为i相经中/低电阻接地短路故障；2)若满足S_ij>s_h∩S_kj>s_h，则ik相为故障相,若常规零序差动保护动作，则线路故障类型为ik相间短路后再接地短路故障；若常规零序差动保护未动作，则线路故障类型为ik相间短路故障；3)若满足s_h>S_ij>1，则为ABC三相短路故障；其中，ijk=ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA相。