技術領域：

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護領域，更具體涉及一種半波長輸電線路快速欠范圍保護方法。

背景技術：
：

半波長交流輸電(halfwavelengthactransmission/hwact)是指輸電的電氣距離接近一個工頻半波，即3000公里(50周)或2600公里(60周)的超遠距離的三相交流輸電。與中等長度(數百公里)的交流輸電相比，超長距離的交流輸電有一些截然不同的特性和顯著的優(yōu)點，如無需安裝無功補償設備；無需設中間開關站；且過電壓水平不高；經濟性極佳等。要實現半波輸電的工程應用，需要對線路的繼電保護技術進行進一步研究。針對該問題，本發(fā)明提出了一種半波長輸電線路快速欠范圍保護方法。

技術實現要素：
：

本發(fā)明的目的是提供一種半波長輸電線路快速欠范圍保護方法，可以快速識別故障并可靠動作。

為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種半波長輸電線路快速欠范圍保護方法，包括：

構建相電流差突變量啟動元件；

利用時差判據閉鎖正向區(qū)外故障；

利用方向元件判斷閉鎖反向區(qū)外故障；

當啟動元件的判據和方向元件的判據滿足時，且本側輸電線路保護不閉鎖，則保護出口。

所述相電流差突變量啟動元件的構建包括確定相電流差突變量電流啟動定值；通過改變所述啟動定值構建高靈敏度和低靈敏度的啟動判據。

所述啟動定值為恒定定值加浮動門檻定值：

fφφ(t)＝[[δia(t)-δib(t)]]²+[[δib(t)-δic(t)]]²+[[δic(t)-δia(t)]]²

其中，δia(t)、δib(t)和δic(t)分別為輸電線路中一側a、b、c相的相電流突變量。

所述高靈敏度和低靈敏度的啟動判據通過下式構建：

低靈敏度：δfφφ/4(t)＝|fφφ(t)-fφφ(t-t/4)|＞fset＝(2ka)²+0.5δfmax

高靈敏度：δfφφ/4(t)＝|fφφ(t)-fφφ(t-t/4)|＞fset'＝(0.7ka)²+0.5δfmax

式中：δfmax為不等式左邊當前點往前數空留1/2周波后，再前1/2周波內的最大值；t為周期；fset為低靈敏度判據啟動閾值，fset’為高靈敏度判據啟動閾值；

動作量>制動量，10倍連續(xù)1點動作、5倍連續(xù)2點動作和1倍連續(xù)3點動作。

輸電線路兩側均設置高靈敏度和低靈敏度的共兩個啟動判據；低靈敏度啟動判據的啟動時間為本側啟動時間；高靈敏度啟動判據的啟動時間通過光纖通道傳至輸電線路對側，為對側啟動時間。

當本側輸電線路的啟動元件啟動后一個周波內收到對側輸電線路的啟動元件的啟動信號，且對側輸電線路的啟動元件先啟動，則閉鎖本側保護；

m側保護閉鎖判據：tqd.m.d-tqd.n.g＞0；

n側保護閉鎖判據：tqd.n.d-tqd.m.g＞0；

m側本側啟動時間為tqd.m.d，對側啟動時間為tqd.n.g；n側本側啟動時間為tqd.n.d，對側啟動時間為tqd.m.g。

所述方向元件的判據為：

式中：為突變量電流幅值最大的相間電流；對電壓進行補償其中z′＝10∠87°；為突變量電壓幅值最大的相間電壓。

和最接近的現有技術比，本發(fā)明提供技術方案具有以下優(yōu)異效果

1、本發(fā)明技術方案根據線路兩側故障啟動元件啟動時差，判斷故障距離保護安裝處的遠近；根據方向元件判斷故障是否為區(qū)內故障；

2、本發(fā)明技術方案保護范圍為輸電線路首端500km范圍，保證了方向元件和啟動時差判據具有足夠的靈敏度；

3、本發(fā)明技術方案設置本側為低靈敏度啟動，對側為高靈敏度啟動，保證了正向區(qū)外故障時對側啟動元件先動作，提高判據的可靠性；

4、本發(fā)明技術方案更有效的保證了輸電線路的安全運行；

5、本發(fā)明技術方案減少事故的發(fā)生。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的半波輸電欠范圍保護邏輯示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的故障線路示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的δfmax取值示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的m側ab相方向判據示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的n側ab相方向判據示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的m側ab相間電壓突變量示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對發(fā)明作進一步的詳細說明。

實施例1：

本例的發(fā)明提供一種半波長輸電線路快速欠范圍保護方法，半波長輸電的電氣距離接近半個周波，波的傳播過程不能忽略。在線路首端保護出口處故障時，線路兩側的故障啟動元件動作時間有明顯時差，即本側故障啟動元件快速動作，對側故障啟動元件經半周波延時后動作。本發(fā)明根據線路兩側故障啟動元件啟動時差，判斷故障距離保護安裝處的遠近；根據方向元件判斷故障是否為區(qū)內故障。所述方法包括

(1)構建相電流差突變量啟動元件。

啟動元件利用相電流差突變量電流啟動，定值為恒定定值加浮動門檻定值：fφφ(t)＝[[δia(t)-δib(t)]]²+[[δib(t)-δic(t)]]²+[[δic(t)-δia(t)]]²

通過改變整定值構建高靈敏度和低靈敏度啟動判據：

低靈敏度：δfφφ/4(t)＝|fφφ(t)-fφφ(t-t/4)|＞fset＝(2ka)²+0.5δfmax

高靈敏度：δfφφ/4(t)＝|fφφ(t)-fφφ(t-t/4)|＞fset'＝(0.7ka)²+0.5δfmax

式中：δfmax為不等式左邊當前點往前數空留1/2周波后，再前1/2周波內的最大值，如圖3所示。

動作量>制動量，10倍連續(xù)1點動作、5倍連續(xù)2點動作、1倍連續(xù)3點動作。

(2)利用時差判據閉鎖正向區(qū)外故障。

線路兩側均設置高、低靈敏度兩個啟動判據，低靈敏度啟動時間為本側啟動時間，高靈敏度啟動時間通過光纖通道傳至系統(tǒng)對側，為對側啟動時間。即m側本側啟動時間為tqd.m.d，對側啟動時間為tqd.n.g；n側本側啟動時間為 tqd.n.d，對側啟動時間為tqd.m.g。

本側啟動元件啟動后一個周波內收到對側啟動元件的啟動信號，且對側啟動元件先啟動，則閉鎖本側保護。

m側保護閉鎖判據：tqd.m.d-tqd.n.g＞0。

n側保護閉鎖判據：tqd.n.d-tqd.m.g＞0。

由于半波長輸電線路距離長，波的傳播時間不能忽略。在正向區(qū)外發(fā)生短路，對側啟動元件先動作，本側啟動元件后動作，本側啟動元件動作后一個周波內可以收到對側的啟動信號，閉鎖本側保護。區(qū)內出口短路，本側啟動元件先動作，對側啟動元件后動作，本側啟動元件動作后一個周波內未收到對側啟動元件信號或收到啟動元件信號為對側后啟動，則開放本側保護。

設置本側為低靈敏度啟動，對側為高靈敏度啟動，是為了保證正向區(qū)外故障時對側啟動元件先動作，提高判據的可靠性。

(3)利用方向元件判斷閉鎖反向區(qū)外故障。

方向判據：時差判據可以判斷出故障點距離保護安裝處的遠近，正向區(qū)外故障不會誤動。而方向元件可以判斷出故障是否為正向故障，反向區(qū)外故障不會誤動。方向元件判據為：

式中：為突變量電流幅值最大的相間電流。對電壓進行補償其中z′＝10∠87°。為了保證方向元件和啟動時差判據具有足夠的靈敏度，本發(fā)明的保護范圍為線路首端500km范圍。

以圖2中線路為例，在線路m側保護出口處，以及距離m側500km，1000km，1500km(線路中點)，2000km，2500km，3000km(n側保護出口 處)，發(fā)生三相接地故障。

(1)分別計算線路m側和n側高低靈敏度啟動判據，并輸出啟動時間；

(2)計算兩側啟動時間差；

(3)分別計算線路m側和n側的方向判據及低電壓判據，δuφφ′＞0.1％pu。通過對補償電壓突變減小的量判別是否發(fā)生了故障。

(4)滿足啟動判據和方向判據，且本側保護不閉鎖，則保護出口，如圖1所示。

(5)仿真驗證：

啟動時差仿真結果如表1所示：

表1時差判據仿真結果

方向判據仿真結果如圖4和圖5所示：低電壓判據仿真結果如圖6所示：

仿真結果顯示，在線路m側反向區(qū)外故障，時差判據閉鎖n側保護，開放m側保護，m側方向判據可靠不動作，保護可靠不動作。

在線路m側保護出口距離m側0～500km處故障，時差判據閉鎖n側保護，開放m側保護，m方向判據及低電壓判據均能可靠動作，保護可靠動作出口。

最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，所屬領域的普通技術人員盡管參照上述實施例應當理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。