超/特高压输电线路潜供电弧抑制方法

摘要

发明公开了一种超/特高压输电线路潜供电弧的抑制电路及其抑制方法，其特征在于：抑制电路分别与超/特高压输电线路两端的第一断路器相并联，抑制电路包括串联连接的第二断路器和并联阻抗，所述并联阻抗包括一电阻和一电容，所述电阻和电容串联连接或并联连接。本发明的抑制电路及方法，相关参数基本不受故障位置、线路传输功率等的影响，能加速潜供电弧的熄灭，可作为现有潜供电弧抑制方法的有效补充。

主权项

1.一种超/特高压输电线路潜供电弧的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过试验获得输电线路的正序参数与零序参数；2)在超/特高压输电线路两侧分别设置一组断路器，每组断路器包括第一断路器K₁和第二断路器K₀，第二断路器K₀串联连接一个并联阻抗Z₀，所述第一断路器K₁、第二断路器K₀和并联阻抗Z₀形成电路分支，所述并联阻抗Z₀包括并联连接的电阻与电容，或串联连接的电阻与电容，所述电路分支与超/特高压输电线路两端的第一断路器K₁并联连接；3)当输电线路正常运行时，与并联阻抗Z₀相连的第二断路器K₀打开；当输电线路发生故障时，故障相两侧的第一断路器K₁分闸，第二断路器K₀合闸，并联阻抗Z₀串入故障相；4)当潜供电弧熄灭后，第一断路器K₁闭合，第二断路器K₀打开，并联阻抗Z₀从故障相切除，输电线路恢复正常运行，所述并联阻抗Z₀的参数设计方法包括以下步骤：当输电线路不安装并联电抗器时，通过等效电路变换，分别计算故障相对故障点的等效电动势等效阻抗Z₁，健全相对故障点的等效电动势等效阻抗Z₂，其中对于等效阻抗Z₁、等效电动势令：Z₁₀=Rx+jω(L_s0+Lx)+Z₀        (4)Z₁₁=Ry+jω(L_s1+Lx)+Z₀        (5)Z₁₂=1/jωCl        (6)易知，等效阻抗Z₁具有如下表达形式：$Z_1=1/(\frac{1}{Z_{10}}+\frac{1}{Z_{11}}+\frac{1}{Z_{12}})---\left(7\right)$对于等效电动势可以导出：$(\frac{1}{Z_{10}}+\frac{1}{Z_{11}}+\frac{1}{Z_{12}}){\stackrel{·}{U}}_1=\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Ma}}}{Z_{10}}+\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Na}}}{Z_{11}}---\left(8\right)$${\stackrel{·}{U}}_1=\frac{\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Ma}}}{Z_{10}}+\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Na}}}{Z_{11}}}{\frac{1}{Z_{10}}+\frac{1}{Z_{11}}+\frac{1}{Z_{12}}}---\left(9\right)$令：$Z_{20}=\frac{\mathrm{Rx}+\mathrm{j\omega Lx}}{2}+\frac{\mathrm{j\omega }{L}_{s0}}{2}---\left(10\right)$$Z_{21}=\frac{\mathrm{Ry}+\mathrm{j\omega Ly}}{2}+\frac{\mathrm{j\omega }{L}_{s1}}{2}---\left(11\right)$为计算等效阻抗Z₂，忽略各电源电动势，通过等效变换，设：$Z_{22}=\frac{1}{\mathrm{j\omega }2\mathrm{Cl}},$$Z_{23}=\frac{1}{\mathrm{j\omega }2C_{1}l},$得知：$Z_2=Z_{23}+1/(\frac{1}{Z_{20}}+\frac{1}{Z_{21}}+\frac{1}{Z_{22}})---\left(12\right)$对于健全相对故障点的等效电动势通过下式求解：${\stackrel{·}{U}}_2\frac{\stackrel{·}{U_{21}}+\stackrel{·}{U_{22}}}{2}---\left(13\right)$基于节点电压法，令输电线路故障点处两健全相的电压相量分别为满足：$Y_{11}\stackrel{·}{U_{21}}+Y_{12}\stackrel{·}{U_{22}}={\stackrel{·}{I}}_1---\left(14\right)$$Y_{21}\stackrel{·}{U_{21}}+Y_{22}\stackrel{·}{U_{22}}=\stackrel{·}{I_2}---\left(15\right)$其中：$Y_{11}=\frac{1}{2Z_{20}}+\frac{1}{2Z_{21}}+\frac{1}{2Z_{22}}+\frac{3}{4}\frac{1}{Z_{23}}---\left(16\right)$$Y_{12}=-\frac{3}{4}\frac{1}{Z_{23}}---\left(17\right)$Y₂₁=Y₁₂        (18)Y₂₂=Y₁₁        (19)${\stackrel{·}{I}}_1=\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Mb}}}{2Z_{20}}+\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Nb}}}{2Z_{21}}---\left(20\right)$$\stackrel{·}{I_2}=\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Mc}}}{2Z_{20}}+\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Nc}}}{2Z_{21}}---\left(21\right)$联立式(16)至式(21)，可得：${\stackrel{·}{U}}_2=\frac{\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Mb}}}{2Z_{20}}+\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Nb}}}{{2Z}_{21}}+\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Mc}}}{{2Z}_{20}}+\frac{{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Nc}}}{{2Z}_{21}}}{\frac{1}{Z_{20}}+\frac{1}{Z_{21}}+\frac{1}{Z_{22}}}---\left(22\right)$当输电线路安装并联电抗器时，L_M、L_N为线路首、末端并联电抗器的电感值，分别为等效变换后的电源首末端三相电动势，L_s01为等效变换后线路首端健全相的系统等值电感，L_s02为等效变换后线路首端故障相的系统等值电感，L_s11为等效变换后线路末端健全相的系统等值电感、L_s12为等效变换后线路末端故障相的系统等值电感，令：$k_0=\frac{L_M}{L_{s01}+L_M}---\left(23\right)$$k_1=\frac{L_N}{L_{s1}+L_N}---\left(24\right)$$k_2=\frac{\mathrm{j\omega }{L}_M}{Z_0+\mathrm{j\omega }(L_M+L_{s0})}---\left(25\right)$$k_3=\frac{\mathrm{j\omega }{L}_N}{Z_0+\mathrm{j\omega }(L_N+L_{s0})}---\left(26\right)$得：L_s01=k₀·L_s0，L_s11=k₁·L_s1，${\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Mb}1}=k_0{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Mb}},$${\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Mc}1}=k_0{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Mc}},$${\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Nb}1}=k_1{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Nb}},$${\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Nc}1}=k_1{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Nc}},$${\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Ma}1}=k_2{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Ma}},$${\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Na}1}=k_3{\stackrel{·}{E}}_{\mathrm{Na}};$对于L_s02、L_s12，表示为：$L_{s02}=\frac{\mathrm{jw}{L}_M{L}_{s0}-L_{s0}{Z}_0-{Z_0}^2/\mathrm{jw}}{\mathrm{jw}(L_M+L_{s0})+Z_0}---\left(28\right)$$L_{s12}=\frac{\mathrm{j\omega }{L}_N{L}_{s1}-L_{s1}{Z}_0-{Z_0}^2/\mathrm{j\omega }}{\mathrm{j\omega }(L_N+L_{s1})+Z_0}---\left(29\right)$将等效变换后获得的首端三相电动势末端三相电动势等效变换后线路首端健全相的系统等值电感L_s01、等效变换后线路首端故障相的系统等值电感L_s02，等效变换后线路末端健全相的系统等值电感L_s11、等效变换后线路末端故障相的系统等值电感L_s12参数分别代入式(7)、式(8)、式(12)和式(22)，求得安装并联电抗器时，故障相与健全相对故障点的等效电动势与等效阻抗值，其中，Z₁为故障相对故障点的等效电动势与等效阻抗，Z₂为健全相对故障点的等效电动势与等效阻抗，R_arc为潜供电弧电阻，为潜供电弧电压与对应潜供电流，为线路首端三相电动势，为线路末端三相电动势，R、L、C为单位长度的线路电阻、电感及对地电容，C₁为单位长度的线路间互电容，R_arc为潜供电弧电阻，L_s0、L_s1分别为首端与末端电源的等值电感，x、y分别表示故障点距离线路首、末端的距离，l为线路长度；L_M、L_N为线路首、末端并联电抗器的电感值，Z₀为并联阻抗，j为虚数单元、ω为角频率。