專利名稱：一種基于集中參數(shù)π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于集中參數(shù)π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法， 屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自動重合閘技術(shù)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一種有效措施。統(tǒng)計(jì)表明，在超、 特高壓輸電線路故障中，超過70%的故障是單相接地故障，而單相故障中80%為瞬時性故障，因此在我國超、特高壓系統(tǒng)中廣泛采用單相重合閘。由于選相跳閘的需要，選相元件成為高壓保護(hù)裝置中的重要元件。常規(guī)選相方法主要有突變量選相、電流差動選相、行波選相。突變量選相動作迅速，但系統(tǒng)振蕩時突變量選取困難；電流差動選相可靠靈敏，但運(yùn)用到長線時，受分布電容電流影響很大；行波選相由于行波信號的不易捕捉性和不可重復(fù)性限制其可靠性，由于基于模型的時域故障選相原理具有從暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)的故障全過程數(shù)據(jù)都適用、無需經(jīng)過時頻域的轉(zhuǎn)換、直接用采樣點(diǎn)就可以進(jìn)行保護(hù)算法，且所需數(shù)據(jù)窗極短等優(yōu)點(diǎn)，將成為今后的一個發(fā)展趨勢。對于采用單相重合閘的超、特高壓輸電線路，要求區(qū)內(nèi)單相故障跳單相，多相故障跳三相，所以選相問題的關(guān)鍵是找出區(qū)內(nèi)單相故障的故障相。本專利選取被保護(hù)線路兩端電壓電流模量，根據(jù)交流輸電線路線模等效網(wǎng)絡(luò)的特性以及其Π模型的基爾霍夫電流定理，模擬計(jì)算輸電線路末端各模量電流，通過比較各模量模擬電流波形與實(shí)測電流波形給出動作判據(jù)。本發(fā)明在短時窗內(nèi)，通過測后模擬方法快速區(qū)分單相與多相故障，且單相故障時可以正確識別出故障相，構(gòu)成一種快速選相元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于集中參數(shù)Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法，以期滿足故障選相的可靠性與速動性，為自動重合間技術(shù)提供可靠依據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)方案是當(dāng)交流輸電線路發(fā)生故障時，在短時窗內(nèi)，實(shí)測輸電線路首、末兩端電壓和電流，根據(jù)交流輸電線路線模等效網(wǎng)絡(luò)的特性及其Π模型的基爾霍夫電
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流定理，得到線路末端模擬電流公式‘-qf+qf-、，通過實(shí)測輸電線路首、末兩
端的電壓和電流，模擬計(jì)算輸電線路末端電流；再計(jì)算模擬電流波形與實(shí)測電流波形的相關(guān)系數(shù)，根據(jù)相關(guān)系數(shù)的極性，判斷識別輸電線路單相或多相故障。本基于集中參數(shù)Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法的具體步驟如下
(1)交流線路保護(hù)的突變量啟動元件檢測到故障后啟動，實(shí)測記錄線路兩端三相電流和電壓波形；
(2)將實(shí)測的首端M側(cè)電壓1^、11愿、1代入如下擴(kuò)展的karrenbauer變換公式，得到其相應(yīng)的零模分量^)和三個線模分量
權(quán)利要求
1.一種基于集中參數(shù)Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法，其特征在于當(dāng)交流輸電線路發(fā)生故障時，在短時窗內(nèi)，實(shí)測輸電線路首、末兩端電壓和電流，根據(jù)交流輸電線路線模等效網(wǎng)絡(luò)的特性及其Π模型的基爾霍夫電流定理，得到線路末端模擬電流公式 通過實(shí)測輸電線路首、末兩端的電壓和電流，模擬計(jì)算輸電線 路末端電流；再計(jì)算模擬電流波形與實(shí)測電流波形的相關(guān)系數(shù)，根據(jù)相關(guān)系數(shù)的極性，判斷識別輸電線路單相或多相故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集中參數(shù)Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法，其特征在于線路故障選相的具體步驟如下(1)交流線路保護(hù)的突變量啟動元件檢測到故障后啟動，實(shí)測記錄線路兩端三相電流和電壓波形；(2)將實(shí)測的首端M側(cè)電壓ιιμΛ、ιι代入如下擴(kuò)展的karrenbauer變換公式，得到其相應(yīng)的零模分量^0和三個線模分量&。、^fe式中，uMA, um、uMC分別為M端三相電壓，um為零模電壓，uMa、um和υΜ 分別為三個線模電壓；(3)按步驟(2)同樣方法，得到線路首端M側(cè)的三相電流的線模分量和末端N側(cè)的三相電壓、電流的線模分量^、i#p，/7分別為α ,β和r，代表三個線模分量；(4)在短時窗內(nèi)，利用實(shí)測得到的電壓、電流數(shù)據(jù)，根據(jù)集中參數(shù)Π模型的基爾霍夫電流定理得到的如下公式，計(jì)算線路N側(cè)的模擬電流^ 式中，P分別為α、A和r，代表三個線模分量力計(jì)算而得的線路末端的模擬電流，i P、u p為M端的各模量實(shí)測電流、電壓，uNp為N端的各模量實(shí)測電壓，為輸電線路線模電容；(5)根據(jù)如下相關(guān)系數(shù)公式，計(jì)算模擬電流^波形與實(shí)測電流、波形之間的相關(guān)系數(shù)式中，Ar1為測量數(shù)據(jù)長度，k表示第1，2，3……N1個采樣點(diǎn)-，rp為實(shí)測電流波形與模擬電流波形之間的相關(guān)系數(shù)，其中/71、A和r，分別代表三個線模分量；(6)根據(jù)計(jì)算出的相關(guān)系數(shù)i>進(jìn)行交流輸電線路故障選相；當(dāng)均小于等于零時，判定為多相故障；當(dāng)某個模量的相關(guān)系數(shù)大于0時，判定為單相接地故障，且該模量對應(yīng)兩相為非故障相，另一相為故障相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集中參數(shù)Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法，其特征在于測量輸電線路兩端電壓、電流時，短時窗的長度為ans，采樣頻率為20kHz。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于集中參數(shù)Π模型的交流輸電線路故障選相測后模擬方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)線路發(fā)生故障時，在短時窗內(nèi)，根據(jù)線路線模等效網(wǎng)絡(luò)特性及其Π模型的基爾霍夫電流定理，利用實(shí)測的線路首末端電壓和電流，模擬計(jì)算線路末端電流，并計(jì)算模擬電流波形與實(shí)測電流波形的相關(guān)系數(shù)，再以相關(guān)系數(shù)的極性作為識別線路單相或多相故障的判據(jù)。單相故障時，兩健全相對應(yīng)模量的模擬電流波形與實(shí)測電流波形相似相關(guān)系數(shù)為正，而故障相所對應(yīng)模量的相關(guān)系數(shù)小于等于零；多相故障時，三個模量的波形相關(guān)系數(shù)均小于等于零。本發(fā)明能對故障進(jìn)行準(zhǔn)確識別，不受系統(tǒng)正負(fù)序阻抗不等、系統(tǒng)震蕩、過渡電阻和分布電容電流的影響，可快速可靠地進(jìn)行重合閘。
文檔編號G01R31/08GK102565629SQ20121003839
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者張?zhí)m蘭, 束洪春, 董俊 申請人:昆明理工大學(xué)