本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相不對稱線路單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法。
背景技術(shù)：
如今，自動重合閘在輸電線路上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，具有良好的社會經(jīng)濟效益。但重合于永久性故障(即故障點絕緣未恢復(fù))，短路電流會對系統(tǒng)和電氣設(shè)備再次造成沖擊，保護將再次動作切除故障，惡化了斷路器的工作環(huán)境。因此，20世紀(jì)80年代葛耀中教授提出了自適應(yīng)重合閘的概念，即重合前預(yù)先對故障性質(zhì)進行判別，瞬時性故障時重合斷路器，永久性故障閉鎖重合閘。
目前，單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法多針對三相對稱輸電線路，通常利用恢復(fù)電壓特性實現(xiàn)。瞬時性故障、二次電弧熄滅，斷開相恢復(fù)電壓幅值較高；而永久性故障，斷開相恢復(fù)電壓幅值較低。因此，可根據(jù)恢復(fù)電壓幅值大小判別故障性質(zhì)。
由于我國經(jīng)濟發(fā)展的區(qū)域不平衡導(dǎo)致在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的負荷分布越來越密集，使得某些區(qū)域變電站林立，許多輸電線路根本達不到規(guī)程所規(guī)定的換位長度。另外一些輸電線路因為地理條件、施工等因素導(dǎo)致?lián)Q位布置復(fù)雜，造價高昂，從而不換位。實際上，輸電線路不換位將會導(dǎo)致線路三相參數(shù)不對稱，當(dāng)不同相故障、故障相斷路器跳開，斷開相恢復(fù)電壓將存在差異，影響基于恢復(fù)電壓的永久性故障判別元件的可靠性。對于三相參數(shù)不對稱輸電線路，恢復(fù)電壓與相別、潮流大小與方向以及故障位置等有關(guān)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種三相不對稱線路單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法，能夠根據(jù)潮流方向和大小、故障相別以及故障位置確定判別電壓門檻值，從而提高重合閘成功率。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，三相不對稱線路單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：
步驟1、分別采集線路兩側(cè)各相電壓、電流數(shù)據(jù)；
步驟2、通過傅里葉算法和對稱分量法將步驟1采集的線路兩側(cè)各相電壓、電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓、電流正序相量；
步驟3、提取經(jīng)步驟2后得到的電壓、電流的正序相量，判別潮流方向；
步驟4、在步驟3的基礎(chǔ)上，判別健全相電流是否大于電流門檻值，隨后根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別故障性質(zhì)判別。
本發(fā)明的特點還在于：
在步驟1中：各相線路兩側(cè)電壓、電流數(shù)據(jù)包括健全相電壓、健全相電流、故障相電壓以及故障相電流。
在步驟3中：潮流方向包括母線流向線路和線路流向母線。
在步驟3中：潮流方向為母線流向線路，則步驟4的判別方法具體如下：
若最大健全相電流大于電流門檻值，根據(jù)斷路器狀態(tài)選取故障相，將故障相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓um；
若故障相為a相或b相，根據(jù)故障相的恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別；
若故障相為c相，判斷故障位置，由故障位置判別恢復(fù)電壓判據(jù)是否可用，具體判別方法如下：
l≤r，根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別；
l＞r，重合閘延時開放；
其中，l是實際故障點至線路保護安裝處的距離，r是預(yù)設(shè)故障點至保護安裝處距離。
若最大健全相相電流小于電流門檻值，根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別。
在步驟3中：潮流方向為線路流向母線，步驟4的判別方法為：
若最大健全相電流大于電流門檻值，根據(jù)斷路器狀態(tài)選取故障相，將故障相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓um；
若故障相為b或c相，根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別；
若故障相為a相，判斷故障位置，根據(jù)故障位置判別恢復(fù)電壓判據(jù)是否可用；
l≤r，根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別；
l＞r，重合閘延時開放；
其中，l是實際故障點至線路保護安裝處的距離，r是預(yù)設(shè)故障點至保護安裝處距離。
若最大健全相電流小于電流門檻值，根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別。
故障相的恢復(fù)電壓判據(jù)為：
當(dāng)uψm≥uψset時，故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘；
當(dāng)uψm＜uψset時，故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘；
其中，uψset＝kkuψxα，uψxα為永久性故障狀態(tài)下的最大恢復(fù)電壓。kk為可靠系數(shù)，取1.1～1.2，uψm是斷開相的恢復(fù)電壓。ψ為a、b、c。
電流門檻值是根據(jù)具體線路大量仿真實驗得到。
本發(fā)明有益效果是：本發(fā)明的判別方法主要針對三相參數(shù)不對稱結(jié)構(gòu)輸電線路，在恢復(fù)電壓判據(jù)基礎(chǔ)上，提出了基于潮流方向和大小、故障相別以及故障位置確定判別電壓門檻值的單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法；本發(fā)明的判別方法能夠有效提高重合閘成功率，有助于提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性和供電可靠性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明三相不對稱線路單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。
本發(fā)明三相不對稱線路單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法，如圖1所示，具體按照以下步驟實施：
步驟1、分別采集各相線路兩側(cè)電壓、電流數(shù)據(jù)；
其中，各相線路兩側(cè)電壓、電流數(shù)據(jù)包括有健全相電壓、健全相電流、故障相電壓以及故障相電流；
步驟2、通過傅里葉算法和對稱分量法將步驟1采集的各相線路兩側(cè)電壓、電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓、電流正序相量；
步驟3、提取經(jīng)步驟2后得到的電壓、電流的正序相量，判別潮流方向；
其中，潮流方向包括母線流向線路和線路流向母線；
步驟4、在步驟3的基礎(chǔ)上，判別健全相電流是否大于電流門檻值，隨后根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別故障性質(zhì)判別；
若潮流方向為母線流向線路，則故障性質(zhì)的判別方法具體如下：
若最大健全相電流大于電流門檻值，根據(jù)斷路器狀態(tài)選取故障相，再將故障相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法進行處理，得到故障相的恢復(fù)電壓um；
若故障相為a相或b相，根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別；
若故障相為c相，判斷故障位置，根據(jù)故障位置判別恢復(fù)電壓判據(jù)是否可用；
l≤r，恢復(fù)電壓判據(jù)可用；
l＞r，重合閘延時開放；
其中，l是實際故障點至保護安裝處的距離，r是預(yù)設(shè)故障點至保護安裝處的距離。
若最大健全相電流小于電流門檻值，根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別；
若潮流方向為線路流向母線，則故障性質(zhì)的判別方法具體如下：
若最大健全相電流大于電流門檻值，根據(jù)斷路器狀態(tài)選取故障相，再將故障相兩側(cè)的電壓利用傅里葉算法進行處理，得到故障相的恢復(fù)電壓um；
若故障相為b相或c相，根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別；
若故障相為a相，判斷故障位置，根據(jù)故障位置判別恢復(fù)電壓判據(jù)是否可用；
l≤r，恢復(fù)電壓判據(jù)可用；
l＞r，重合閘延時開放；
其中，l是實際故障點至線路保護安裝處的距離，r是預(yù)設(shè)故障點至保護安裝處距離。
若最大健全相電流小于電流門檻值，根據(jù)恢復(fù)電壓判據(jù)進行判別。
其中上述，恢復(fù)電壓判據(jù)具體如下：
當(dāng)uψm≥uψset時，故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘；
當(dāng)uψm＜uψset時，故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘；
其中，uψset＝kkuψxα，uψxα為永久性故障狀態(tài)下的最大恢復(fù)電壓。kk為可靠系數(shù)，取1.1～1.2，uψm是斷開相的恢復(fù)電壓，ψ為a、b、c。
上述電流門檻值是根據(jù)實際線路大量仿真實驗得到。
本發(fā)明的三相不對稱線路單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法的依據(jù)具體如下：
瞬時性故障：
以a相接地故障為例，瞬時性故障(即二次電弧已熄滅)，線路轉(zhuǎn)入非全相運行狀態(tài)；健全相與故障相之間的電磁耦合產(chǎn)生了恢復(fù)電壓，其工頻量是電容耦合電壓和電感耦合電壓的矢量和。
斷開相a相電容耦合電壓按照如下算法獲得：
式(1)中，
線路兩端，電壓存在相角差，則電容耦合電壓也存在相角差；該相角差與負荷傳輸功率有關(guān)。
斷開相a相電磁耦合電壓按照如下算法獲得：
式(2)中，
由式(2)可見，健全相中潮流方向和大小會影響電磁耦合電壓的大小。
斷開相a相的恢復(fù)電壓
由式(1)、式(2)以及式(3)可見：恢復(fù)電壓與線路電容、電感有關(guān)，而三相參數(shù)不對稱時，線路電容、電感三相不完全相等，因此恢復(fù)電壓幅值還和故障相別有關(guān)。
綜上所述，三相不對稱輸電線路瞬時性故障狀態(tài)的故障相的恢復(fù)電壓幅值與故障相別、潮流方向和大小有關(guān)。
永久性故障：
若故障為永久性故障，二次電弧未熄滅，線路對地電容可靠放電；恢復(fù)電壓受線路電容影響不大，主要取決于電感耦合電壓，如式(4)所示：
式(4)中，α為故障點至保護安裝處的距離占線路全長的百分比，
由式(4)可見：永久性故障狀態(tài)，不同故障位置，恢復(fù)電壓不同。
三相不對稱輸電線路不同相單相接地故障，恢復(fù)電壓幅值與相別、潮流方向和大小、故障位置等因素有關(guān)。對于三相不換位線路，由于不同相故障時斷開相恢復(fù)電壓幅值不同，因此本發(fā)明三相不對稱線路單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法針對不同斷開相設(shè)定不同動作電壓門檻值。
實施例1
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流大于電流門檻值；斷路器狀態(tài)判斷故障相為a相，隨后將a相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓uam；uam≥uaset，則故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘。
實施例2
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流大于電流門檻值，故障相為a相，隨后將a相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓uam；uam＜uaset，則故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘。
實施例3
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流大于電流門檻值；斷路器狀態(tài)判斷故障相為b相，隨后將b相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ubm；ubm≥ubset，則故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘。
實施例4
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流大于電流門檻值，故障相為b相，隨后將b相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ubm；ubm＜ubset，則故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘。
實施例5
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流大于電流門檻值，故障相為c相，隨后將c相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ucm；lc≤r，ucm≥ucset，則故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘。
實施例6
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流大于電流門檻值，故障相為c相，隨后將c相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ucm；lc≤r，ucm＜ucset，故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘。
實施例7
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流大于電流門檻值，故障相為c相，隨后將c相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ucm；lc＞r，重合閘延時開放。
實施例8
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流小于電流門檻值，故障相為a相，斷路器狀態(tài)判斷故障相為a相，隨后將a相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓uam；uam≥uaset，則故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘。
實施例9
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流小于電流門檻值，故障相為a相，斷路器狀態(tài)判斷故障相為a相，隨后將a相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓uam；uam＜uaset，則故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘。
實施例10
潮流方向為線路流向母線，最大健全相電流大于電流門檻值，故障相為c相，隨后將c相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ucm；ucm≥ucset，則故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘。
實施例11
潮流方向為線路流向母線，最大健全相電流大于電流門檻值，故障相為c相，隨后將c相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ucm；ucm＜ucset，故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘。
實施例12
潮流方向為線路流向母線，最大健全相電流大于電流門檻值；斷路器狀態(tài)判斷故障相為b相，隨后將b相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ubm；ubm≥ubset，則故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘。
實施例13
潮流方向為線路流向母線，最大健全相電流大于電流門檻值；斷路器狀態(tài)判斷故障相為b相，隨后將b相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ubm；ubm＜ubset，則故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘。
實施例14
潮流方向為線路流向母線，最大健全相電流大于電流門檻值；斷路器狀態(tài)判斷故障相為a相，隨后將a相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓uam；la≤r，uam≥uaset，則故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘。
實施例15
潮流方向為線路流向母線，最大健全相電流大于電流門檻值；斷路器狀態(tài)判斷故障相為a相，隨后將a相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓uam；la≤r，uam＜uaset，則故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘。
實施例16
潮流方向為線路流向母線，最大健全相電流大于電流門檻值；斷路器狀態(tài)判斷故障相為a相，隨后將a相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓uam；la＞r，重合閘延時開放。
實施例17
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流小于電流門檻值，故障相為c相，斷路器狀態(tài)判斷故障相為c相，隨后將c相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ucm；ucm≥ucset，則故障性質(zhì)為瞬時性故障，開放重合閘。
實施例18
潮流方向為母線流向線路，最大健全相電流小于電流門檻值，故障相為c相，斷路器狀態(tài)判斷故障相為c相，隨后將c相兩側(cè)電壓利用傅里葉算法得到故障相的恢復(fù)電壓ucm；ucm＜ucset，則故障性質(zhì)為永久性故障，閉鎖重合閘。
通過上述方式，本發(fā)明三相不對稱線路單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法，針對三相參數(shù)不對稱結(jié)構(gòu)線路，在恢復(fù)電壓判據(jù)基礎(chǔ)上，提出了基于潮流方向和大小、故障相別以及故障位置的單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法。本發(fā)明三相不對稱線路單相自適應(yīng)重合閘故障性質(zhì)判別方法能夠有效地提高了重合閘成功率，有助于提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性和供電可靠性。