基于虚拟过渡阻抗的纵联保护系统及其保护方法
【专利摘要】本发明公开了电力系统继电保护【技术领域】中的一种基于虚拟过渡阻抗的纵联保护系统及其保护方法。系统包括数据读入模块、保护计算模块和保护动作模块，数据读入模块分别与保护计算模块和保护动作模块相连，保护计算模块和保护动作模块相连；方法包括：采集线路两端的序电压、线路两端的序电流、线路序阻抗和线路对地序电容，计算线路的序虚拟过渡阻抗，确定是否满足保护判据启动条件，并在满足保护判据启动条件时确定是否发送跳闸信号。本发明提供的判据为故障后的故障全量构造的判据，其对线路故障识别准确，并且无需对线路电容进行补偿。
【专利说明】基于虚拟过渡阻抗的纵联保护系统及其保护方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统继电保护【技术领域】，尤其涉及一种基于虚拟过渡阻抗的纵联保护系统及其保护方法。
【背景技术】
[0002]高压输电线路中，传统纵联保护方法主要有纵联方向保护和电流差动保护。其中电流差动保护灵敏度高，具有天然的选相能力，能够适应各种复杂的故障和不正常运行状态，被广泛应用于电力系统中，但电流差动保护易受电容电流影响，且当区内发生高阻接地故障时，由于量测电流中包含负荷电流，灵敏度不能保证。零序电流差动保护在正常情况下能够很好地反映经过渡阻抗接地的不对称故障，但当线路非全相运行时，需要闭锁保护。
[0003]针对电流差动保护易受分布电容的影响和带过渡阻抗能力弱的问题，诸多学者进行了大量研究。在消除分布电容影响方面，文献I (伍叶凯、邹东霞，“电容电流对差动保护的影响及补偿方案” [J]，《继电器》，1997,25(4):4-8)提出了一种自适应电容电流补偿方案，用于解决区内故障时受故障点影响导致的补偿不精确、降低灵敏度的缺点。文献2 (桑丙玉、王晓茹，“特高压长线路电流差动保护自适应电容电流补偿方法” [J]，《电力系统保护与控制》，2010，38 (8):1-5)提出了一种基于时域的电容电流补偿方法，用于同时补偿暂态和稳态电容电流。文献3 (索南加乐、张怿宁、齐军、焦在滨，“Π模型时域电容电流补偿的电流差动保护研究” [J]，《中国电机工程学报》，2006，26 (5): 12-18)提出了一种基于贝隆瑞模型的电流差动保护算法，天然考虑了电容电流的影响，无需进行补偿。在减小过渡阻抗的影响方面，文献4 (郭征、贺家李，“输电线纵联差动保护的新原理” [J]，《电力系统自动化》，2004,28(11):1-5)提出了一种计及穿越电流稳态量的电流差动保护算法，相比于传统的稳态量电流差动保护，提高了耐受过渡阻抗能力。文献5 (汤俊、王晓茹，“反应重负荷下高阻故障的稳态量线路差动保护判据” [J]，《中国电机工程学报》，2008，28 (4):72-77)提出了一种自适应电流差动保护判据，通过调节制动系数提高了保护的灵敏度。
[0004]上述方法有些需要已知线路电容参数或补偿电容器参数，有些补偿方法较为复杂，有些在一定程度上具有不确定性。针对这些问题，本发明提出了一种基于虚拟过渡阻抗的纵联保护系统及其保护方法，用于识别故障线路，该方法的原理是，首先利用线路两端序电压、序电流相量和线路阻抗推算故障点处虚拟序电压相量，并将该相量与线路两端序电流相量和之比定义为虚拟过渡阻抗，根据虚拟过渡阻抗在区外故障和区内故障呈现的不同特征定位故障，该方法无需对线路电容进行补偿，且不受过渡阻抗影响。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种基于虚拟过渡阻抗的纵联保护系统及其保护方法，在无需对线路电容进行补偿的情况下，实现对线路故障的识别。
[0006]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于虚拟过渡阻抗的纵联保护系统，其特征是所述系统包括数据读入模块、保护计算模块和保护动作模块；[0007]所述数据读入模块分别与保护计算模块和保护动作模块相连，所述保护计算模块和保护动作模块相连；
[0008]所述数据读入模块用于采集线路两端的序电压、线路两端的序电流、线路序阻抗和线路对地序电容，并将线路两端的序电压、线路两端的序电流和线路序阻抗发送至保护计算模块，将线路对地序电容发送至保护动作模块；
[0009]所述保护计算模块用于根据线路两端的序电压、线路两端的序电流和线路序阻抗计算线路的序虚拟过渡阻抗，并将线路的序虚拟过渡阻抗发送至保护动作模块；
[0010]所述保护动作模块用于确定是否满足保护判据启动条件，并在满足保护判据启动条件时，根据线路对地序电容和线路的序虚拟过渡阻抗确定是否发送跳闸信号。
[0011]一种基于虚拟过渡阻抗的纵联保护方法，其特征是所述方法包括:
[0012]步骤1:采集线路两端的序电压、线路两端的序电流、线路序阻抗和线路对地序电容；
[0013]步骤2:计算线路的序虚拟过渡阻抗；
[0014]步骤3:确定是否满足保护判据启动条件，并在满足保护判据启动条件时确定是否发送跳闸信号。
[0015]所述计算线路的序虚拟过渡阻抗采用公式
【权利要求】
1.一种基于虚拟过渡阻抗的纵联保护系统，其特征是所述系统包括数据读入模块、保护计算模块和保护动作模块； 所述数据读入模块分别与保护计算模块和保护动作模块相连，所述保护计算模块和保护动作模块相连； 所述数据读入模块用于采集线路两端的序电压、线路两端的序电流、线路序阻抗和线路对地序电容，并将线路两端的序电压、线路两端的序电流和线路序阻抗发送至保护计算模块，将线路对地序电容发送至保护动作模块； 所述保护计算模块用于根据线路两端的序电压、线路两端的序电流和线路序阻抗计算线路的序虚拟过渡阻抗，并将线路的序虚拟过渡阻抗发送至保护动作模块； 所述保护动作模块用于确定是否满足保护判据启动条件，并在满足保护判据启动条件时，根据线路对地序电容和线路的序虚拟过渡阻抗确定是否发送跳闸信号。
2.一种基于虚拟过渡阻抗的纵联保护方法，其特征是所述方法包括: 步骤1:采集线路两端的序电压、线路两端的序电流、线路序阻抗和线路对地序电容； 步骤2:计算线路的序虚拟过渡阻抗； 步骤3:确定是否满足保护判据启动条件，并在满足保护判据启动条件时确定是否发送跳闸信号。
3.根据权利要求2所述的保护方法，其特征是所述计算线路的序虚拟过渡阻抗采用公
4.根据权利要求2或3所述的保护方法，其特征是所述保护判据启动条件包括正序保护判据启动条件、负序保护判据启动条件和零序保护判据启动条件； 其中，所述正序保护判据启动条件为I乙I > |4,,I: 所述负序保护判据启动条件为IId2l>lIsrt2I ； 所述零序保护判据启动条件为IIdtlI>IIsrttJ ； 其中，Idi为线路两端保护安装处的序电流之和，即Wlni ； Iseti为序启动元件的启动定值； i=0、I或2，分别代表零序、正序或负序。
5.根据权利要求4所述的保护方法，其特征是所述在满足保护判据启动条件时确定是否发送跳闸信号具体为: 当满足正序保护判据启动条件时，如果Iimag(Zgl) |〈|0.05Ζε1|，则发送跳闸信号； 当满足负序保护判据启动条件时，如果Iimag(Zg2) <0.3Ze2|，则发送跳闸信号；当满足零序保护判据启动条件时，如果Iimag(Zgtl) <|0.3Z。」，则发送跳闸信号；其中，Zgi为线路的序虚拟过渡阻抗；Zci为线路对地正序电容；i=0、l或2,分别代表零序、正序或负序；imag(.)为取虚 部运算。
【文档编号】G01R31/08GK103795042SQ201410060103
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】马静, 裴迅, 马伟, 闫新, 王增平 申请人:华北电力大学