整定值时判定接地极引线存在故障。 具体地，整定值为预设阈值。由于接地极引线测量阻抗Z m是故障距离的单调增函数，并且因 有带阻滤波器的存在，接地极引线不存在区内故障、区外故障区分的问题。同时，由于接地 极引线运行工况较为单一，可构造接地极引线阻抗监视判据，具体判据为：
[0066] |Zm| <k2X |Zn。進i| 式（16)
[0067] 其中，Zncirmal为接地极引线正常运行阻抗，k2为第二可靠性系数且0<k 2<l。为了保 证所提接地极引线故障监视方法能够监视接地极引线全长，需要保证在接地极引线末端故 障时监测到的引线阻抗模值小于|zncirmal|，此时沿线上任意一点故障时的引线阻抗均小于 zncirmal|，因而第二可靠性系数k2的取值也是一个小于1的正数。从可靠性方面考虑，第二可 靠性系数k 2可设置为略大于第一可靠性系数ki。在本实施例中，第二可靠性系数k2取值为 0.95。在对接地极引线正常运行阻抗Z ncirmal进行计算时，应该计及接地极引线末端并联电阻 的电阻值心的影响，则接地极引线正常运行阻抗Zncirmal可通过下式进行计算：
[0070] 其中，Zncirmal(S)为复频域中的接地极引线正常运行阻抗。特别地，若接地极引线实 现了末端并联电阻对线路的完全匹配，则：
[0071] zncirmai(s卜 Zc = RP式（19)0
[0072] 为更好地说明本发明的技术效果，发明人对本发明实施例提供的接地极引线故障 监视方法进行了仿真实验。根据西南-华东某实际工程参数，利用PSCAD软件建立± 800kV特 高压直流输电系统仿真模型。直流输电系统额定输送容量为8 0 0 0 M W，输电线路长度为 1652km，该工程的接地极引线采用双回并联方式架设且接地极引线首端和接地极引线末端 互联。仿真系统中接地极引线采用Bergeron模型，接地极引线长度与实际长度相同，为 l〇〇km。根据线路参数实测试验，接地极引线参数如表一所示：
[0073] 表一
[0075] 其中，U为接地极引线单位长度的电感量，心为接地极引线单位长度的阻抗量，Q 为接地极引线单位长度的电容量。为配合注入法的实施，在接地极引线的两端还分别串入 一个并联谐振滤波器，并联谐振滤波器的截止频率与注入高频电流信号的频率相同。为了 减少接地极引线在高频下的驻波效应，接地极引线末端为并联谐振滤波器装设了并联电 阻，电阻值为275Q，即接地极引线末端并联电阻的电阻值为275Q，接近于双回线路的波阻 抗值。
[0076] 由于仿真系统中接地极引线采用同塔双回并联运行的方式，在注入高频电流信号 的频率选择时采用式（13)和式（14)进行计算。根据接地极引线长度及实测参数计算可知： 当高频电流信号的频率f in<292Hz时，阻抗监视装置检测到的线路阻抗Zfault的模值是故障 距离1的单调增函数；当f in<274Hz时，阻抗监视装置检测到的最大线路阻抗的模值应小于 接地极引线正常运行时的阻抗模值。作为优选，选取注入高频电流信号的频率为273Hz。 [0077]向接地极引线注入幅值为0.15A、频率为273Hz的高频电流信号，在此工况下利用 PSCAD仿真可得:在接地极引线末端并联电阻的作用下，接地极引线正常运行阻抗Zncirmal = 261 . 345 + j87.483 Q。根据接地极引线阻抗监视的整定值为k2 X | Zn〇rmai |，即
可以得到接地极引线阻抗监视的整定值为261.82 Q。
[0078] 表二中分别考虑了接地极引线在51〇11、201〇11、501〇11、701〇]1以及1001〇]1处出现单回接地 短路故障及双回同点接地短路故障的情况。由于接地极引线电压等级偏低，出现高过渡电 阻可能性偏低，因而仅考虑过渡电阻值为100 Q的情况。表中"+"表示正确识别故障，表 示未能正确识别故障。
[0079] 表二
[0082]由表二可知，过渡电阻的存在未影响测量阻抗的单调性，且远端故障时测量误差 较近端故障时测量误差小的特点还有利于提高故障辨识的可靠性。因此，在短路点过渡电 阻小于100 Q的工况下，本发明提出的接地极引线阻抗监视方法在不同故障距离下均能可 靠地识别故障，阻抗监视方法的有效范围达到线路全长。
[0083]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法，其特征在于，包括： 在接地极引线首端注入高频电流信号，高频电流信号的频率满足不等式：，其中，1τ为接地极引线的长度，fin为高频电流信号的频率，U为接 地极引线单位长度的电感量，&为接地极引线单位长度的电容量； 在注入高频电流信号的同时测量接地极引线首端的同频电压信号； 根据接地极引线测量阻抗的模值等于同频电压信号的幅值与高频电流信号的幅值之 比获得接地极引线测量阻抗的模值； 在接地极引线测量阻抗的模值小于整定值时判定接地极引线存在故障。2. 根据权利要求1所述的基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法，其特征在于， 高频电流信号的频率还满足不等式：，其中，:π为圆周率，ki为第一可 靠性系数且〇 < h < 1，Zncirmal为接地极引线正常运行阻抗。3. 根据权利要求2所述的基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法，其特征在于， 整定值为k2X |Zn_al|，其中，k2为第二可靠性系数且0<k2<l。4. 根据权利要求3所述的基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法，其特征在于， 接地极引线正常运行阻抗根据i确定，其中， zncirmal (S)为复频域中的接地极引线正常运行阻抗，为 接地极引线末端并联电阻的电阻值。5. 根据权利要求1至4任一项所述的基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法，其 特征在于，接地极引线采用同杆双回方式架设且接地极引线首端和接地极引线末端互联。
【专利摘要】本发明公开了一种基于高频电流注入的接地极引线故障监视方法，包括：在接地极引线首端注入高频电流信号，高频电流信号的频率满足不等式：其中，lT为接地极引线的长度，fin为高频电流信号的频率，L1为接地极引线单位长度的电感量，C1为接地极引线单位长度的电容量；在注入高频电流信号的同时测量接地极引线首端的同频电压信号；根据接地极引线测量阻抗的模值等于同频电压信号的幅值与高频电流信号的幅值之比获得接地极引线测量阻抗的模值；在接地极引线测量阻抗的模值小于整定值时判定接地极引线存在故障。本发明给出了注入的高频电流信号的频率选择范围，在此范围内可以保证接地极引线测量阻抗随着故障距离的增加而单调增大。
【IPC分类】G01R27/08, G01R31/00
【公开号】CN105717394
【申请号】CN201610096230
【发明人】滕予非, 焦在滨, 李小鹏, 王鱼, 甄威
【申请人】国网四川省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年2月22日