专利名称：输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法
技术领域：
本发明涉及电力系统输电线路继电保护领域，特别是涉及到一种不带并联电抗器 的输电线 路单相自动重合闸控制方法。
背景技术：
自动重合闸技术是保证电力系统安全供电和稳定运行的重要措施之一。由于超高 压输电线路上发生的故障绝大多数都是瞬时性故障，在故障消除后将线路重新投入运行， 可以有效提高电力系统的稳定性以及对用户的供电质量，因此自动重合闸技术在目前的电 力系统中得到了广泛的应用。在电力线路发生的各种故障中，单相接地故障约占有80%以 上，因此研究单相自动重合闸技术是非常具有现实意义的。但目前的单相自动重合闸技术 都是在断路器跳间后，经过固定时间延迟后盲目重合，若重合于永久性故障将给电网带来 第二次冲击，其危害程度甚至可能超过在正常情况下的短路故障。因此如果能够在断路器 合闸前准确判断输电线路的故障性质，使得断路器只重合于瞬时性故障将具有重大的实际
眉、ο单相自适应重合闸技术就是利用故障相断开后，在断开相上的电气量特征来判断 故障的性质，以确定重合闸是否重合，即当线路故障判断为瞬时性故障时允许重合，而判 断为永久性故障时不允许重合，这样就避免了重合闸动作的盲目性。目前，单相自适应重合 闸的判别方法主要有针对不带并联电抗器输电线路的电压判别法和针对带并联电抗器输 电线路的电流判别法。电压判别法利用电容耦合电压特性区分瞬时性故障和永久性故障， 其灵敏度与过渡电阻、线路长度都有关联，由于受电磁耦合电压的影响，电压判别法存在误 判的可能。而对于带并联电抗器的输电线路由于并联电抗器的影响，断开相上的电气量都 具有拍频特性，采用电压判别法和电流判别法都有误判的可能。因此，需要研究更加全面可 靠的单相自适应重合间控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种误判机率低、适用于不带并联电抗器输电 线路的单相自适应重合间控制方法，以克服现有技术方案存在的不足。本发明的技术方案是一种输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法包括 以下步骤1)实时采集输电线路一侧的各相电压和电流；2)由线路保护元件进行故障选相；3)利用瞬时性故障模型计算当前系统运行状态下发生瞬时性故障时的计算故障 相端电压值，并与实际测量到的实际故障相端电压相减求取差值；4)如果步骤3)中的差值小于整定值，则判为瞬时性故障，重合闸出口动作；否则， 则判为永久性故障，重合闸不重合；所述的瞬时性故障计算模型是
其中为瞬时性故障模型计算相端电压值，U为故障相中点的电容耦合电压，&为线路故障相的电磁耦合电压。所述的瞬时点电容耦合电压^的计算模型为
其中0和
Uc为非故障相电压，Cffl为线路相间等效电容，C0为线路相对地等效电容。所述的线路故障相的电磁耦合电压的计算模型为
为输电线路单位长度的互感；L为线路的长度，4和4分别为非故障相电流。整定值
Kk为可靠系数，取值范围为0. 3 0. 6。与现有技术相比，本发明具有以下优点1.本发明通过设立一个瞬时性故障模型，利用计算故障相端电压值与实际故障相 端电压的差值来判定瞬时性故障和永久性故障，这样仅利用单端量即可完成故障性质的判 断，不需要对侧的信息，使得本发明检测与判断的有效性不依赖于通信通道的完整性，同时 不需要故障测距装置提供故障点信息，使自适应重合闸的控制可以更加安全可靠。2.本发明适用于不带并联电抗器的输电线路，原理上不受输电线路长度，故障点 位置，过渡电阻大小以及输电线路健全相负荷电流的影响。
图1为本发明的单相自适应重合闸故障性质判别流程图；图2为瞬时性故障时单相断开后的等效电路图；图3为瞬时性故障情况下线路两端电压的关系示意图；图4为图3的矢量关系图；图5为永久性故障时断开相端电压经补偿后的永久金属性故障时AO示意图；图6为永久性故障时断开相端电压经补偿后的经过渡电阻Rg永久性接地故障时 At 示意具体实施例方式下面通过具体实施例，来详细说明本发明的技术方案。(1)单相瞬时性故障时的电气量特征如图2所示，以A相故障为例，瞬时性故障发生时故障相断开，当短路点电弧熄灭 后，线路转为两相运行状态。故障相和健全相之间存在电容耦合电压《和电磁耦合电压
故障相端电压是&和&的矢量之和，&和&分别为
(2)上式中，Zm为输电线路单位长度的互感；L为线路的长度；Cm和Q分别为相间等效电容和相对地等效电容。(2)单相永久性故障时的电气量特征永久性故障时，故障线路的端电压可以看成是故障点的电容耦合电压义与线路至
故障点的电磁耦合电压〖I的矢量之和。
上式中，Zm为输电线路单位长度的互感；1为线路首端至故障点的长度；Cm和Q分 别为相间等效电容和相对地等效电容，Rg为接地电阻。
(3)单相自适应重合闸的新型电压补偿判别方法
由图3和图4可知，在瞬时性故障情况下，断开相的端电压可以表示为 U=Uy+0.5Ug￡(5)
令补偿电压4为 (6 )
则在瞬时性故障情况下，可以推导出
(7)
在永久性接地故障时，对断开相端电压同样按照瞬时性故障特性进行补偿，可以 推导出下式
(.g)由上述分析可知，在瞬时性故障情况下，故障相端电压采用瞬时性故障端电压作 为补偿量补偿后的电压幅值为0 ；而在永久性故障情况下，故障相端电压与补偿电压不等，
故障相端电压经过补偿后的电压幅值要远大于0。因此，可以根据卜将瞬时性故
障和永久性故障有效区分开来。图5为永久金属性故障时示意图，由图中可以看出，随着功率因数角e的增 加(功率因数角最大可能达到45°的最小值是在0 =45°情况下得到的，即
图6为经过渡电阻Rg永久性接地故障时示意图，由图中可以看
出，由于受到过渡电阻的影响，|AC |的最小值—综上所述，过渡电阻和电 磁耦合电压对本发明所提出的技术方案没有影响。为了消除模型简化、计算误差等因素的影响，提高该方法的可靠性，整定值UZD按 照下式确定 上式中，&为按照瞬时性故障情况下实时计算的电容耦合电压；Kk为可靠系数，根据系统运行方式的不同，取值范围为Kk = 0. 3 0. 6。基于上述分析，本文提出了一种输电线路单相自适应重合闸的新型电压补偿判别方法，判据如下 如果上式成立，则判为瞬时性故障，重合闸动作出口 ；否则判为永久性故障，禁止重合闸动作。 本发明的流程如图4所示1)实时采集输电线路一侧的各相电压和电流；2)由线路保护元件进行故障选相；3)利用瞬时性故障模型计算当前系统运行状态下发生瞬时性故障时的电容耦 合电压化，电磁耦合电以及整定值UZD，同时对故障相测量得到的端电压进行补偿 4)如果式(10)满足，则判为瞬时性故障，重合闸出口动作；如果式(10)不满足， 则判为永久性故障，重合闸禁止重合；由上述分析可知，本发明的判据实质是利用瞬时性故障情况下故障相端电压具有 明确特性为依据，采用该状态下的端电压作为补偿量对各种故障情况下(包括永久性故 障)的故障相端电压进行补偿判别。由于永久性故障和瞬时性故障的端电压在补偿后具有 明显不同的特性，据此可以将永久性故障和瞬时性故障有效区分开来。本发明原理清晰、实用，克服了以往单相自适应重合闸控制方法易受接地电阻、负 荷电流影响的缺点，能够适应系统的多种运行方式，并且只利用了线路的单端信息，不需要 故障测距装置，易于实现。因此，本发明具有重要的理论价值和实际应用价值。
权利要求
一种输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法，其特征在于该判断方法包括以下步骤1)由线路保护装置中的选相元件确定故障相别；2)利用瞬时性故障模型计算当前系统运行状态下发生瞬时性故障时的计算故障相端电压值，并与实际测量到的实际故障相端电压相减求取差值；3)如果步骤2)中的差值小于整定值，则判为瞬时性故障，重合闸出口动作；否则，则判为永久性故障，重合闸不重合。
2.根据权利要求1所述的输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法，其特征在于所述的瞬时性故障计算模型是 ，其中。为瞬时性故障模型计算相端电压值，仏为故障相中点的电容耦合电压，t为线路故障相的电磁耦合电压。
3.根据权利要求2所述的输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法，其特征在于所述的瞬时性故障电容耦合电圧的计算模型为 其中一和 为非故障相电压，Cffl为线路相间等效电5 C0为线路相对地等效电容。
4.根据权利要求2所述的输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法，其特征在于所述的线路故障相的电磁耦合电压的计算模型为 其中Zm为输电线路单位长度的互感；L为线路的长度和&分别为非故障相电流。
5.根据权利要求1所述的输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法，其特征在 于整定值 ，Kk为可靠系数，取值范围为0. 3 0. 6。
全文摘要
本发明公开了一种输电线路单相自适应重合闸的电压补偿判别方法，它包括以下步骤1)由线路保护装置中的选相元件确定故障相别；2)利用瞬时性故障模型计算当前系统运行状态下发生瞬时性故障时的计算故障相端电压值，并与实际测量到的实际故障相端电压相减求取差值；3)如果步骤2)中的差值小于整定值，则判为瞬时性故障，重合闸出口动作；如果步骤2)中计算得到的差值大于整定值，则判为永久性故障，重合闸不重合；本发明通过设立一个瞬时性故障模型，利用计算故障相端电压值与实际故障相端电压的差值来判定瞬时性故障和永久性故障，这样仅利用单端量即可完成故障性质的判断，不需要对侧的信息。
文档编号H02H7/26GK101877480SQ200910311210
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者赵庆明 申请人:贵州电力试验研究院