一種特高壓同桿雙回線單相自適應(yīng)重合閘故障識(shí)別方法，屬于電力系統(tǒng)自適應(yīng)重合閘領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)大部分沿海地區(qū)人口密集，可利用土地資源日益減少，輸電線路走廊通道嚴(yán)重受到制約。由于同桿雙回輸電技術(shù)具有節(jié)省輸電走廊、經(jīng)濟(jì)性高、輸送容量大等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠很好地滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對(duì)供電可靠性與安全性的要求，因此，同桿雙回輸電線路在工程上的應(yīng)用日益廣泛。

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模逐步擴(kuò)大，電壓等級(jí)的不斷提高，輸電線路上發(fā)生單相接地故障的概率不斷增大，為使電力系統(tǒng)更加安全可靠的運(yùn)行，單相自動(dòng)重合閘技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。然而，單相自動(dòng)重合閘動(dòng)作時(shí)具有一定的盲目性，當(dāng)發(fā)生永久性故障時(shí)，為了避免電力系統(tǒng)再次遭受短路電流的沖擊，要求重合閘在斷開后不會(huì)再次動(dòng)作，因此選擇可靠的自適應(yīng)重合閘來(lái)識(shí)別故障類型，從而準(zhǔn)確重合于瞬時(shí)性故障，可以有效提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。在發(fā)生接地故障時(shí)，為了加快潛供電弧的熄滅，特高壓輸電線路普遍采用帶有中性點(diǎn)小電抗的并聯(lián)電抗器。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于特高壓同桿雙回輸電線路單相自適應(yīng)重合閘故障識(shí)別方法的研究主要有以下兩類：第一類是通過分析故障相恢復(fù)電壓特性，利用中性點(diǎn)小電抗電壓與故障相端電壓的幅值比來(lái)進(jìn)行判斷，但是，該方法對(duì)于帶并聯(lián)電抗器的線路可能會(huì)由于拍頻振蕩產(chǎn)生較大的誤差而導(dǎo)致誤判，因此，更加精確的恢復(fù)電壓法還有待進(jìn)一步研究與完善。另一類方法是利用二次電弧階段的電弧特性來(lái)進(jìn)行判斷，該方法能夠捕捉電弧熄滅時(shí)刻，對(duì)于掌握最佳重合閘時(shí)間有一定優(yōu)勢(shì)，但該類方法需要在十分復(fù)雜的故障波形中提取有效信息，對(duì)采樣頻率有很高的要求，實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種原理簡(jiǎn)單，判據(jù)可靠，同時(shí)避免了由于拍頻振蕩產(chǎn)生較大的誤差而導(dǎo)致誤判的特高壓同桿雙回線單相自適應(yīng)重合閘故障識(shí)別方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該特高壓同桿雙回線單相自適應(yīng)重合閘故障識(shí)別方法，包括由ⅰ回線和ⅱ回線兩組回線組成的特高壓同桿雙回輸電線路，在ⅰ回線中包括a相、b相和c相三相線路，ⅱ回線中包括a′相、b′相和c′相三相線路，雙回線的兩端分別記為m端和n端，m端帶有并聯(lián)電抗器，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，一端帶有并聯(lián)電抗器的特高壓同桿雙回輸電線路中發(fā)生跨線接地故障，故障相跳閘，采集得到故障相并聯(lián)電抗器電壓

步驟2，計(jì)算故障相并聯(lián)電抗器電壓的計(jì)算值ula與實(shí)際測(cè)量值的差值：

步驟3，計(jì)算步驟2中所述的差值：與中性點(diǎn)小電抗電壓之比的絕對(duì)值

步驟4，判斷步驟3中得到的：的值是否小于1，如果小于1，執(zhí)行步驟6，如果大于1，執(zhí)行步驟5；

步驟5，在設(shè)定時(shí)間以內(nèi)，判斷的值是否始終大于1，如果始終大于1，執(zhí)行步驟7，否則執(zhí)行步驟6；

步驟6，判定特高壓同桿雙回線上出現(xiàn)的跨線接地故障為瞬時(shí)性故障，執(zhí)行重合閘操作；

步驟7，判定特高壓同桿雙回線上出現(xiàn)的跨線接地故障為永久性故障，重合閘閉鎖。

優(yōu)選的，步驟2中所述的故障相并聯(lián)電抗器電壓的計(jì)算值ula的計(jì)算模型為：

其中：umaι為ⅰ回線m端故障相a相電壓，為中性點(diǎn)小電抗電壓。

優(yōu)選的，所述的中性點(diǎn)小電抗電壓的計(jì)算模型為：

其中：為流過中性點(diǎn)小電抗的電流，為中性點(diǎn)電抗值。

優(yōu)選的，所述的ⅰ回線m端故障相a相電壓umaι的計(jì)算模型為：

其中：uy為雙回輸電線路健全相對(duì)ⅰ回線中a相的電容耦合電壓，ul為雙回輸電線路健全相對(duì)ⅰ回線中a相的電磁耦合電壓。

優(yōu)選的，所述的電磁耦合電壓ul的計(jì)算公式為：

ul＝(imbι+imcι)zmd+(imaιι+imcιι)z′md

其中：imbι為ⅰ回線中m端b相線路中的電流值，imcι為ⅰ回線中m端c相線路中的電流值，imaιι為ⅱ回線中m端a′相線路中的電流值，imcιι為ⅱ回線中m端c′相線路中的電流值，zm為單位長(zhǎng)度相間互感；z′m為單位長(zhǎng)度線間互感，d為輸電線路全長(zhǎng)。

優(yōu)選的，所述的電容耦合電壓uy的計(jì)算公式為：

其中：edj為ⅱ回線健全相對(duì)ⅰ回線中a相的等效電源；x0為相對(duì)地阻抗；xdj為等效后相間阻抗并聯(lián)值；

ⅱ回線健全相對(duì)ⅰ回線中a相的等效電源：

等效后相間阻抗并聯(lián)值xdj的計(jì)算公式為：

其中：umaιι為ii回線m端a′相電壓值，umbι為ⅰ回線m端b相電壓值，x1為相間阻抗；x2為線間阻抗。

優(yōu)選的，所述的相對(duì)地阻抗相間阻抗線間阻抗

其中：c′m為線間電容，cm為相間電容，c0為相對(duì)地電容；lm：相間電容并聯(lián)補(bǔ)償電感；l0：相對(duì)地電容并聯(lián)補(bǔ)償電感。

優(yōu)選的，步驟5中所述的設(shè)定時(shí)間為100ms。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：

本特高壓同桿雙回線單相自適應(yīng)重合閘故障識(shí)別方法，原理簡(jiǎn)單，判據(jù)可靠，同時(shí)避免了由于拍頻振蕩產(chǎn)生較大的誤差而導(dǎo)致的誤判。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不管特高壓同桿雙回線上發(fā)生何種故障類型，都是以發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)等效回路為參考模型，來(lái)計(jì)算ula的值。對(duì)于不帶并聯(lián)電抗器的特高壓同桿雙回線路，當(dāng)發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，的值接近于零，的值遠(yuǎn)小于1；永久性故障時(shí)，由于故障模型與參考模型類別不同，并聯(lián)電抗器電壓計(jì)算值ula與測(cè)量值相差甚遠(yuǎn)，故的值遠(yuǎn)大于1，因此選擇把1作為整定值。

但對(duì)于帶有并聯(lián)電抗器的特高壓同桿雙回線，當(dāng)線路上發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)拍頻諧振現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)電抗器電壓的計(jì)算值ula與測(cè)量值相差甚遠(yuǎn)，致使兩者差值大到接近于永久性故障時(shí)兩者差值，從而使遠(yuǎn)大于1，因而容易產(chǎn)生誤判。拍頻振蕩頻率為10hz左右，即拍頻振蕩一個(gè)周期大約為100ms，為了防止判據(jù)誤判，本發(fā)明設(shè)定了100ms的延時(shí)時(shí)間，即在一個(gè)拍頻振蕩周期內(nèi)，始終成立才判斷為永久性故障，否則為瞬時(shí)性故障，從而大大的提高了判斷的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為特高壓同桿雙回線單相自適應(yīng)重合閘故障識(shí)別方法流程圖。

圖2為帶有并聯(lián)電抗器的特高壓同桿雙回線示意圖。

圖3為圖2中并聯(lián)電抗器加中性點(diǎn)小電抗等效電路。

圖4為圖2中雙回輸電線對(duì)回線ⅰ中a相的等效電路。

具體實(shí)施方式

圖1～4是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1～4對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種特高壓同桿雙回線單相自適應(yīng)重合閘故障識(shí)別方法，包括如下步驟：

步驟1，實(shí)時(shí)采集故障相并聯(lián)電抗器電壓

一端帶有并聯(lián)電抗器的特高壓同桿雙回輸電線路中發(fā)生跨線接地故障，故障相跳閘，采集裝置實(shí)時(shí)采集故障相并聯(lián)電抗器電壓

在如圖2所示的帶有并聯(lián)電抗器的特高壓同桿雙回輸電線路(以下簡(jiǎn)稱同桿雙回輸電線路)上，包括回線ⅰ和回線ⅱ兩組回線，回線ⅰ和回線ⅱ兩端的母線分別為m端母線(以下簡(jiǎn)稱m端)和n端母線(以下簡(jiǎn)稱n端)，回線ⅰ中的相線記為a相相線、b相相線和c相相線，回線ⅱ中的相線記為a′相相線、b′相相線和c′相相線，線路首端(m端)帶有并聯(lián)電抗器。在回線ⅰ中的a相線路和回線ⅱ中的b′相線路之間發(fā)生跨線接地瞬時(shí)性故障，故障點(diǎn)隨著短路點(diǎn)電弧的熄滅而消失。

故障點(diǎn)二次電弧熄滅后，由于受到電容電感元件的影響，斷開相上的恢復(fù)電壓不僅包括電容耦合和電磁耦合在故障相上產(chǎn)生的工頻分量，還包括一定的低頻自振分量。不考慮故障點(diǎn)開關(guān)動(dòng)作等因素對(duì)振蕩分量的作用，忽略低頻自振分量的影響，并聯(lián)電抗器電壓計(jì)算值僅由恢復(fù)電壓的工頻分量組成。

當(dāng)特高壓同桿雙回線上發(fā)生ⅰaⅱb跨線接地瞬時(shí)性故障時(shí)，回線ⅰ和回線ⅱ中的健全相通過與ⅰa相的電磁耦合和電容耦合使得ⅰa相仍存在恢復(fù)電壓，其工頻分量是電磁耦合電壓和電容耦合電壓的矢量和。圖3和圖4分別為圖2中并聯(lián)電抗器加中性點(diǎn)小電抗等效電路以及雙回輸電線對(duì)回線ⅰ中a相的等效電路。

步驟2，計(jì)算故障相并聯(lián)電抗器電壓的計(jì)算值與實(shí)際測(cè)量值的差值

采集裝置采集到故障相并聯(lián)電抗器電壓的實(shí)際值并進(jìn)一步得到故障相并聯(lián)電抗器電壓的計(jì)算值與實(shí)際測(cè)量值的差值

故障相并聯(lián)電抗器電壓ula的計(jì)算模型為：其中：umaι為ⅰ回線中m端故障相a相電壓，為中性點(diǎn)小電抗電壓。

中性點(diǎn)小電抗電壓的計(jì)算模型為其中：為流過中性點(diǎn)小電抗的電流，為中性點(diǎn)電抗值。

ⅰ回線m端故障相a相電壓的計(jì)算模型為其中：uy為雙回輸電線路健全相對(duì)ⅰ回線中a相的電容耦合電壓，ul為雙回輸電線路健全相對(duì)ⅰ回線中a相的電磁耦合電壓。

電磁耦合電壓為：ul＝(imbι+imcι)zmd+(imaιι+imcιι)z′md

其中：imbι為ⅰ回線中m端b相線路中的電流值，imcι為ⅰ回線中m端c相線路中的電流值，imaιι為ⅱ回線中m端a′相線路中的電流值，imcιι為ⅱ回線中m端c′相線路中的電流值，zm為單位長(zhǎng)度相間互感；z′m為單位長(zhǎng)度線間互感，d為輸電線路全長(zhǎng)。

電容耦合電壓為：

其中：edj為ⅱ回線健全相對(duì)ⅰ回線中a相的等效電源；x0為相對(duì)地阻抗；xdj為等效后相間阻抗并聯(lián)值。

上述中：ⅱ回線健全相對(duì)ⅰ回線中a相的等效電源edj的計(jì)算公式為：等效后相間阻抗并聯(lián)值xdj的計(jì)算公式為：

其中：umaιι為ⅱ回線m端a′相電壓值，umbι為ⅰ回線m端b相電壓值；x1為相間阻抗；x2為線間阻抗。

相對(duì)地阻抗相間阻抗線間阻抗

其中：c′m為線間電容，cm為相間電容，c0為相對(duì)地電容；lm：相間電容并聯(lián)補(bǔ)償電感；l0：相對(duì)地電容并聯(lián)補(bǔ)償電感。

相間電容cm的并聯(lián)補(bǔ)償電感相對(duì)地電容c0的并聯(lián)補(bǔ)償電感l(wèi)0＝l+3ln。

其中：l為并聯(lián)電抗器電感值；ln為中性點(diǎn)小電抗電感值。

步驟3，計(jì)算與中性點(diǎn)小電抗電壓之比的絕對(duì)值

步驟4，判斷是否小于1，如果小于1則執(zhí)行步驟6，如果大于1，執(zhí)行步驟5；

步驟5，在100ms以內(nèi)，判斷是否始終大于1，如果在100ms內(nèi)始終大于1，執(zhí)行步驟7，否則執(zhí)行步驟6；

步驟6，判定特高壓同桿雙回線上出現(xiàn)的跨線接地故障為瞬時(shí)性故障，執(zhí)行重合閘操作。

步驟7，判定特高壓同桿雙回線上出現(xiàn)的跨線接地故障為永久性故障，重合閘閉鎖。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不管特高壓同桿雙回線上發(fā)生何種故障類型，都是以發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)等效回路為參考模型，來(lái)計(jì)算ula的值。對(duì)于不帶并聯(lián)電抗器的特高壓同桿雙回線路，當(dāng)發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，的值接近于零，的值遠(yuǎn)小于1；永久性故障時(shí)，由于故障模型與參考模型類別不同，并聯(lián)電抗器電壓計(jì)算值ula與測(cè)量值相差甚遠(yuǎn)，故的值遠(yuǎn)大于1，因此選擇把1作為整定值。

但對(duì)于帶有并聯(lián)電抗器的特高壓同桿雙回線，當(dāng)線路上發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)拍頻諧振現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)電抗器電壓的計(jì)算值ula與測(cè)量值相差甚遠(yuǎn)，致使兩者差值大到接近于永久性故障時(shí)兩者差值，從而使遠(yuǎn)大于1，因而容易產(chǎn)生誤判。拍頻振蕩頻率為10hz左右，即拍頻振蕩一個(gè)周期大約為100ms，為了防止判據(jù)誤判，本發(fā)明設(shè)定了100ms的延時(shí)時(shí)間，即在一個(gè)拍頻振蕩周期內(nèi)，始終成立才判斷為永久性故障，否則為瞬時(shí)性故障，從而大大的提高了判斷的可靠性。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。