基于故障位置因子的线路相间短路故障继电保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于故障位置因子的线路相间短路故障继电保护方法。本发明方法采用长线方程精确描述输电线路电压、电流传输的物理特性，计算输电线路保护安装处到相间短路故障点的故障阻抗与输电线路保护安装处到输电线路保护整定范围处的线路阻抗之比值，得到输电线路相间故障位置因子b，然后通过判断输电线路相间故障位置因子b小于1是否成立来判断相间短路故障点是否位于输电线路保护整定范围内，以决定是否发出动作跳闸信号，原理上消除了相间短路故障点电压、过渡电阻和负荷电流对保护动作性能的影响，特别适用于特高压交流输电线路相间短路故障继电保护。
【专利说明】基于故障位置因子的线路相间短路故障继电保护方法
【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故障位置因子 的线路相间短路故障继电保护方法。
【背景技术】
[0002] 距离保护由于受电力系统运行方式和结构变化影响小，能瞬间有选择性的切除输 电线路各种故障，在电力系统输电线路保护中获得了广泛应用。高压输电线路上距离保护 被用作输电线路主保护，超/特高压交流输电线路上距离保护被用作输电线路后备保护。 目前电力系统输电线路广泛应用的距离保护主要包括工频变化量距离保护和阻抗距离保 护。
[0003] 工频变化量距离保护通过反应工作电压幅值突变量构成距离保护，该方法具有受 电力系统运行方式影响小和抗过渡电阻能力强等优势。但由于该方法所采用的工作电压幅 值突变量仅在故障初期存在，无法用作超/特高压交流输电线路后备保护。
[0004] 阻抗距离保护根据故障阻抗大小反映故障距离长度以区分故障点位于保护区内 或是位于保护区外。阻抗距离保护由于受电力系统运行方式和结构变化影响小，用于计算 故障阻抗的电气量为全故障分量，适用于整个故障过程。因此，阻抗距离保护既可用于高压 输电线路主保护，也可用作超/特高压交流输电线路后备保护。
[0005] 然而，传统阻抗距离保护前提假设故障点电压为零，通过故障相间电压和故障相 间电流比值计算故障阻抗，并根据故障阻抗大小来反映故障点的远近以决定是否发出跳闸 信号。实际上，在电力系统中，除了人为构造的金属性短路故障外，故障点电压几乎不可能 为零，因此，故障点电压会对阻抗距离保护动作性能造成严重影响。
[0006] 实际电力系统中，特高压交流输电线路的电压、电流传输具有明显的波过程，沿线 分布电容电流大，对阻抗距离保护动作性能的影响不能忽略。考虑线路沿线对地电容的影 响，故障阻抗与故障距离呈双曲正切函数关系，双曲正切函数特性决定了阻抗继电器耐过 渡电阻能力差，过渡电阻所带来的附加阻抗将严重影响阻抗继电器的动作性能。特压交流 输电线路输送大容量电能，是重负荷输电线路，重负荷电流会使阻抗距离保护的动作灵敏 度降低，重负荷电流对阻抗距离保护动作性能的影响不能忽略。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于故障位置因子的线路 相间短路故障继电保护方法。本发明方法首先计算输电线路保护安装处到相间短路故障 点的故障阻抗与输电线路保护安装处到输电线路保护整定范围处的线路阻抗之比值，得到 输电线路相间故障位置因子b，然后通过判断输电线路相间故障位置因子b小于1是否成 立来判断相间短路故障点是否位于输电线路保护整定范围内，以决定是否发出动作跳闸信 号，原理上消除了相间短路故障点电压、过渡电阻和负荷电流对保护动作性能的影响，特别 适用于特高压交流输电线路相间短路故障继电保护。
[0008] 为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] 基于故障位置因子的线路相间短路故障继电保护方法，其特征在于，包括如下依 序步骤：
[0010] ⑴保护装置测量输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间电流./#和 故障相间负序电流/#2 ;其中，φ Φ = AB、BC、CA相；
[0011] (2)保护装置计算Y1Iset的双曲余弦函数值ChU 1IsJ,计算Y1Iset的双曲正切 函数值th U ilset);其中，Iset为输电线路保护整定范围，取0. 85倍输电线路长度；γ i为输 电线路正序传播系数；
[0012] (3)保护装置计算输电线路相间故障位置因子b :
【权利要求】
1.基于故障位置因子的线路相间短路故障继电保护方法，其特征在于，包括如下依序 步骤： (1) 保护装置保护装置测量输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间电流 ^和故障相间负序电流;其中，φΦ=AB、BC、CA相， (2) 保护装置计算Y1Iset的双曲余弦函数值Ch(Y1Iset),计算Y1Iset的双曲正切函数 值thUU;其中，Iset为输电线路保护整定范围，取0. 85倍输电线路长度；γi为输电线 路正序传播系数； (3) 保护装置计算输电线路相间故障位置因子b:
其中，φφ=AB、BC、CA相；Iset为输电线路保护整定范围，取0.85倍输电线路长 / · \ · 度；Yi为输电线路正序传播系数；Zca为输电线路正序波阻抗；Re^为^^ [^chyYlIset)J^hiy1Iset) 的实部；Imf...............为 Id的虚部；J 为 7 的实部； XchVihe)) ChizlIsei) Rizclth(rJse/)i^) Zjhir lIsJi φφ 为的虚部；为'的实部；1为'的虚部； (4) 保护装置判断输电线路故障位置因子b小于1是否成立，若成立，则保护装置发出 动作跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器。
【文档编号】H02H7/26GK104319750SQ201410649306
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】曾惠敏 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司检修分公司