基于分布参数零序阻抗幅值特性线路高阻接地故障检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于分布参数零序阻抗幅值特性线路高阻接地故障检测方法。该方法首先测量输电线路两端的零序电压和零序电流，采用长线方程计算单相接地故障点到m变电站保护安装处的分布参数零序阻抗，采用长线方程计算单相接地故障点到n变电站保护安装处的分布参数零序阻抗，然后利用分布参数零序阻抗幅值由单相接地故障点向输电线路两端单调递减这一特性构成输电线路单相高阻接地故障检测判据，动作性能同时不受分布电容电流、过渡电阻、故障位置、电力系统运行方式和负荷电流的影响，适用于输电线路单相高阻接地故障的整个故障过程的继电保护，输电线路发生单相高阻接地故障时能可靠正确动作，动作可靠性高。
【专利说明】
基于分布参数零序阻抗幅值特性线路高阻接地故障检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种基于分布参数零序 阻抗幅值特性线路高阻接地故障检测方法。
【背景技术】
[0002] 继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线，其准确快速动作对隔离故障 和防止事故蔓延至关重要。传统后备保护基于本地电气量构成，需通过离线预设定值进行 配合，以保证保护动作的选择性。该模式存在的突出问题是保护整定复杂、动作延时长，已 难以满足现代复杂电网的安全稳定要求。在大范围潮流转移情况下，远后备保护容易连锁 误动，进而加速电网崩溃。
[0003] 近年来，随着广域测量技术的发展及其在中国电网的推广应用，中国电网全部 500kV及以上电压等级变电站和60MW发电厂都安装了同步相量测量单元（phase measurement unit，PMU)，一些重要的330kV、220kV枢纽变电站也安装了PMU，输电线路两端 电压、电流量可以同步采集得到，为基于双端同步数据输电线路继电保护新方法提供了硬 件支撑。基于双端同步数据，汪华、张哲和尹项根等人发表的《基于故障电压分布的广域后 备保护算法》采用集总参数建模，利用线路一侧电压、电流故障分量的测量值估算另一侧的 电压故障分量，以估算值与测量值的比值构成保护判据。该方法因采用集总参数建模，原理 上受输电线路分布电容和过渡电阻的影响；该算法原理与系统阻抗参数有关，动作性能受 电力系统运行方式和负荷电流的影响严重。从目前中国电网安装PMU情况来看，有装设PMU 的变电站之间的输电线路电压等级高，输电线路电压、电流传输过程具有明显的波过程，分 布电容对线路故障继电保护动作性能的影响不能忽略。现代电网运行情况复杂，系统运行 方式对线路故障识别的影响也不容忽视。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种故障时能可靠正确动作的 基于分布参数零序阻抗幅值特性线路高阻接地故障检测方法。
[0005] 为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 基于分布参数零序阻抗幅值特性线路高阻接地故障检测方法，其要点在于，包括 如下依序步骤：
[0007] (1)保护装置测量输电线路在m变电站保护安装处的零序电压匕。、零序电流4。，测 量输电线路在η变电站保护安装处的零序电压零序电流其中，输电线路连接m变电 站和η变电站；
[0008] (2)保护装置计算单相接地故障点到m变电站保护安装处的分布参数零序阻抗
[0010] 其中，lmn为输电线路长度；γ〇为输电线路零序传播系数;ZcQ为输电线路零序波阻 抗;ch(.)为双曲余弦函数;sh(.)为双曲正弦函数；
[0011] (3)保护装置计算单相接地故障点到η变电站保护安装处的分布参数零序阻抗
[0013] 其中，lmn为输电线路长度；γ〇为输电线路零序传播系数;Zm为输电线路零序波阻 抗;ch(.)为双曲余弦函数;sh(.)为双曲正弦函数；
[0014]
是否成立，若成立，则保护装置判断输电线路发生单相高阻接地故障，跳开输电线路两端的 断路器;其中，th(.)为双曲正切函数。
[0015] 本发明与现有技术相比较，具有下列积极成果：
[0016] 本发明方法利用分布参数零序阻抗幅值由单相接地故障点向输电线路两端单调 递减这一特性构成输电线路单相高阻接地故障检测判据，动作性能同时不受分布电容电 流、过渡电阻、故障位置、电力系统运行方式和负荷电流的影响，适用于输电线路单相高阻 接地故障的整个故障过程的继电保护，输电线路发生单相高阻接地故障时能可靠正确动 作，动作可靠性高。
【附图说明】
[0017] 图1为应用本发明的线路输电系统示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。
[0019] 图1为应用本发明的线路输电系统示意图。图1中CVT为电压互感器、CT为电流互感 器。保护装置测量输电线路在m变电站保护安装处的零序电压零序电流，测量输电线 路在η变电站保护安装处的零序电压4 0、零序电流其中，输电线路连接m变电站和η变电 站。
[0020] 保护装置计算单相接地故障点到m变电站保护安装处的分布参数零序阻抗
[0022] 其中，lmn为输电线路长度；γ 〇为输电线路零序传播系数;Zm为输电线路零序波阻 抗;ch(.)为双曲余弦函数;sh(.)为双曲正弦函数。
[0023] 保护装置计算单相接地故障点到η变电站保护安装处的分布参数零序阻抗
[0025]其中，lmn为输电线路长度；γ 〇为输电线路零序传播系数;Zm为输电线路零序波阻 抗;ch(.)为双曲余弦函数;sh(.)为双曲正弦函数。
[0026] 分布参数零序阻抗幅值由单相接地故障点向输电线路两端单调递减，即若单相接地故 障点位于m变电站保护安装处与输电线路中点之间时： 若单相接地故障点位于η变电站保护安装处与输电线路中点之间时，则满足
;因此，本发明方法提出输电线路单相高阻接地故障检测判据
如下：
[0027] ，若 成立，则保护装置判断输电线路发生单相高阻接地故障，跳开输电线路两端的断路器;其 中，th(.)为双曲正切函数。
[0028] 以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.基于分布参数零序阻抗幅值特性线路高阻接地故障检测方法，其特征在于，包括如 下依序步骤： (1) 保护装置测量输电线路在m变电站保护安装处的零序电压零序电流/"。:，测量输 电线路在η变电站保护安装处的零序电压、零序电流4 ;其中，输电线路连接m变电站和η 变电站； (2) 保护装置计算单相接地故障点到m变电站保护安装处的分布参数零序阻抗其中，lmn为输电线路长度；γ〇为输电线路零序传播系数;ZcQ为输电线路零序波阻抗;Ch (.)为双曲余弦函数;Sh(.)为双曲正弦函数； (3) 保护装置计算单相接地故障点到η变电站保护安装处的分布参数零序阻抗矣0: (4) 保护装置判是否 \ ^ .J \ ^ J 成立，若成立，则保护装置判断输电线路发生单相高阻接地故障，跳开输电线路两端的断路 器;其中，th(.)为双曲正切函数。
【文档编号】G01R31/08GK105866619SQ201610186614
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】陈敏, 蔡方伟, 姚志涵
【申请人】国网福建省电力有限公司, 国家电网公司, 国网福建省电力有限公司莆田供电公司