基于单端电气量特高压交流输电线路三相短路故障判别方法
【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单端电气量特 高压交流输电线路三相短路故障判别方法。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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】
[0006] 本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于单端电气量特高压交 流输电线路三相短路故障判别方法，该方法利用特高压交流输电线路保护整定范围内发 生三相短路故障，特高压交流输电线路正常运行时保护安装处的相间电压领先特高压交 流输电线路三相短路故障后特高压交流输电线路保护整定范围处的相间电压的角度落在 (90° 270° )范围内，且特高压交流输电线路正常运行时保护安装处另一相电压领先特高 压交流输电线路三相短路故障后特高压交流输电线路保护整定范围处另一相电压的角度 落在（90° 270° )范围内同时成立这一特性实现了特高压交流输电线路三相短路故障的 准确识别，消除了过渡电阻、负荷电流和电力系统运行方式等因素对保护动作性能的影响。 [0007] 为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] 基于单端电气量特高压交流输电线路三相短路故障判别方法，其特征在于，包括 如下依序步骤：
[0009] (1)保护装置测量特高压交流输电线路正常运行时的三相电压t^[0] 和三相电流上刺、4丨〇]、冬[0];其中，a0 =ABC、BCA、CAB相；
[0010] (2)保护装置测量特高压交流输电线路三相短路故障后的三相电压&、匕、& 和三相电流夂、4、冬，零序电流总；其中，巾a0 =ABC、BCA、CAB相；
[0011] (3)保护装置计算特高压交流输电线路三相短路故障后特高压交流输电线路保护 整定范围处U点的ae相间电压t(U=t-fc-冬)Z,.功(7lU:其中，^为特 高压交流输电线路正序波阻抗；yi为特高压交流输电线路正序传播系数；巾a0 =ABC、BCA、CAB相；1^为特高压交流输电线路保护整定范围，取0. 85倍特高压交流输电线路长 度；I^Cy1IsJ为Y1Iset的双曲正切函数值；
[0012] (4)保护装置计算特高压交流输电线路三相短路故障后特高压交流输电线 路保护整定范围处U点的小相电压其中^ 为特高压交流输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗；Yi、Y〇分别为特高压交流 输电线路正序、零序传播系数；Zel、Zetl分别为特高压交流输电线路正序、零序波阻抗；
【主权项】
1.基于单端电气量特高压交流输电线路三相短路故障判别方法，其特征在于，包括如 下依序步骤： (1) 保护装置保护装置测量特高压交流输电线路正常运行时的三相电压 和三相电流 4。]、4[〇]、其中，Φα β = ABC、BCA、CAB 相。 (2) 保护装置测量测量特高压交流输电线路三相短路故障后的三相电压&、& 和三相电流夂、4、心，零序电流；其中，Φ α β = ABC、BCA、CAB相。 (3) 保护装置计算特高压交流输电线路三相短路故障后特高压交流输电线路保护整定 范围处Isrt点的α β相间电压
；其中，Ζ。#特高压 交流输电线路正序波阻抗；γ i为特高压交流输电线路正序传播系数；Φ α β = ABC、BCA、 CAB相；1^为特高压交流输电线路保护整定范围，取0. 85倍特高压交流输电线路长度； I^(Y1Iset)为Y1Iset的双曲正切函数值； (4) 保护装置计算特高压交流输电线路三相短路故障后特高压交流输电线路保 护整定范围处U点的Φ相电压
其中，Ztl为 特高压交流输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗；γ i、γ 〇分别为特高压交流输 电线路正序、零序传播系数；zel、Zetl分别为特高压交流输电线路正序、零序波阻抗；
为特高压交流输电线路保护整定范围处Iset 点的零序补偿系数；ch(y山J为YtlIsrt的双曲余弦函数值；sh(y JsJ为YtlIset的双曲 正弦函数值；IA(Y1Iset)为Y1Iset的双曲正切函数值；sh(y U为Y1Iset的双曲正弦函 数值；ch(Y1IsJ为Y1Isert的双曲余弦函数值； (5) 保护装置判断?>α/φ] = ^[Q] -%Q]领先的角度
落在 (90° 270° )范围内且啲角度
落在（90° 270° )范围内是 否同时成立，若同时成立，则判断特高压交流输电线路保护整定范围内发生三相短路故障， 发出动作跳闸信号，跳开特高压交流输电线路两端的三相断路器。
【专利摘要】本发明公开了一种基于单端电气量特高压交流输电线路三相短路故障判别方法。本发明方法利用特高压交流输电线路保护整定范围内发生三相短路故障，特高压交流输电线路正常运行时保护安装处的相间电压领先特高压交流输电线路三相短路故障后特高压交流输电线路保护整定范围处的相间电压的角度落在(90°270°)范围内，且特高压交流输电线路正常运行时保护安装处另一相电压领先特高压交流输电线路三相短路故障后特高压交流输电线路保护整定范围处另一相电压的角度落在(90°270°)范围内同时成立这一特性实现特高压交流输电线路三相短路故障的准确识别，消除了过渡电阻、负荷电流和电力系统运行方式等因素对保护动作性能的影响。
【IPC分类】G01R31-02, H02H7-26
【公开号】CN104852365
【申请号】CN201510248847
【发明人】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
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月15日