基于长线方程的适用于半波长输电线路的差动保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于长线方程的适用于半波长 输电线路的差动保护方法。
【背景技术】
[0002] 半波长交流输电系统属于一种新型的输电系统，其输电距离为3000公里(50Hz)或 2600公里(60Hz)。与常规交流输电相比，半波长输电具有不需要安装无功补偿设备、经济型 极佳、无需装设中间开关站等优点，因而是一种极具潜力的输电方式。
[0003] 由于半波长输电线路具有以上独特的性能，现有常规的保护原理如距离保护、电 流保护等已不能准确反映出故障特性，因而不能适用。差动保护作为常规线路的主保护，由 于其采用的原理是电流基尔霍夫定律，计算简单，具有很强的适应性，动作性能好、灵敏度 高，因而在常规线路中应用广泛，然而半波长输电线路极长，不安装补偿设备，线路分布电 容较大，而沿线电压变化很大，采用现有差动保护根据电压计算分布电容电流后补偿的方 式已不能适用。
[0004] 因此，需要提供一种能够保护半波长交流输电线路全长，使得基于基尔霍夫定理 的差动原理仍能应用在半波长输电线路中的差动保护方法。
【发明内容】
[0005] 为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种基于长线方程的适用于半波长输电 线路的差动保护方法。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 所述方法包括：
[0008] 步骤1:采集输电线路两端安装有差动保护元件处的三相电流和三相电压；
[0009] 步骤2:采用长线方程将所述三相电流和补偿归算到输电线路的中间指定点X;
[0010] 步骤3:计算差动电流；
[0011] 步骤4:比较所述差动电流和电流预置值，若差动电流大于电流预置值，则与该差 动电流对应的差动保护元件启动保护动作。
[0012] 优选的，
[0013] 所述步骤1中三相电流包括输电线路中送电侧差动保护元件处的电流ima、imb、imc， 输电线路中受电侧差动保护元件处的电流i na、inb、in。;三相电压包括输电线路中送电侧差 动保护元件处的电压uma、Umb、Urn。，输电线路中受电侧差动保护元件处的电压U na、unb、Un。；
[0014] 构建送电侧电流相量4^:、，受电侧电流相量/Λξ4、&..，送电侧电压相 量受电侧电压相量&、&、
[0015] 优选的，所述步骤2中由输电线路中送电侧补偿到中间指定点X左侧的A相电流Ιαχ-为：
[0016] Iax-= UMACosh( γ x'）_ImaZc sinh( γ x'）(1)
[0017] 由输电线路中受电侧补偿到中间指定点x右侦啲A相电流Iax+为：
[0018] lAx+ = UNAcosh( γ L-γ X'）_InaZc sinh( γ L-γ X'）(2)
[0019] 由输电线路中送电侧补偿到中间指定点x左侦啲B相电流IBx-为：
[0020] Ibx-= UMBC〇sh( γ X'）_ImbZc sinh( γ X'）(3)
[0021] 由输电线路中受电侧补偿到中间指定点x右侧的B相电流IBx+为：
[0022] Ibx+ = Unb cosh( γ L-γ X'）_InbZc sinh( γ L-γ X'） (4)
[0023] 由输电线路中送电侧补偿到中间指定点χ左侧的C相电流ICx-为：
[0024] Icx-= Umc cosh( γ X'）_ImcZc sinh( γ X'）(5)
[0025] 由输电线路中受电侧补偿到中间指定点x右侧的C相电流ICx+为：
[0026] Icx+ = Unc cosh( γ L-γ X'）_IncZc sinh( γ L-γ X'） (6)
[0027] 其中，χ'为中间指定点χ至输电线路中送电侧的距离，L为输电线路的全长，γ为半 波长输电线路的传播常数，，=0%为半波长输电线路的波阻抗，Ζ ( ="Ζ0/1；，Υ〇和ζ〇 分别为输电线路单位长度的导纳；
[0028 ] Uma和I μα分别为送电侧Α相的电压幅值和电流幅值，Una和I να分别为受电侧Α相的电 压幅值和电流幅值;Umb和Imb分别为送电侧B相的电压幅值和电流幅值，Unb和Inb分别为受电 侦IjB相的电压幅值和电流幅值;Umc和I mc分别为送电侧C相的电压幅值和电流幅值，Unc和I nc分 别为受电侧C相的电压幅值和电流幅值。
[0029]优选的，所述差动电流包括：
[0030] A相差动电流IcdA:
[0031] IcdA=lAx-+lAx+ (7)
[0032] B相差动电流IcdB:
[0033] Iccib = Ibx-+Ibx+ (8)
[0034] C相差动电流Icdc:
[0035] Icdc = Icx-+Icx+ (9)
[0036] 其中，IAx-为由输电线路中送电侧补偿到中间指定点x左侧的A相电流，IAx+为由输 电线路中受电侧补偿到中间指定点X右侧的A相电流，I Bx-为由输电线路中送电侧补偿到中 间指定点X左侧的B相电流，IBX+为由输电线路中受电侧补偿到中间指定点X右侧的B相电流， ICx-为由输电线路中送电侧补偿到中间指定点X左侧的C相电流，ICx+为由输电线路中受电侧 补偿到中间指定点X右侧的C相电流。
[0037] 优选的，所述步骤4中比较差动电流和电流预置值包括：
[0038] 若| IcxIaI > | IsetA|，则A相的差动保护元件启动保护动作；
[0039] 若| IcxIbI > | IsetB|，则B相的差动保护元件启动保护动作；
[0040] 若11。北| > I |，则c相的差动保护元件启动保护动作；
[0041 ] 其中，Ι^α、Ι^β和1。北分别为A、B和C相的差动电流，IsetA、I setB和Isetc分别为A、B和C 相的电流预置值。
[0042]优选的，所述差动保护元件启动保护动作的启动条件包括送电侧启动条件和受电 侧启动条件；
[0043]所述送电侧启动条件为：Afm>fmset;
[0044] 所述受电侧启动条件为：Afn>f_t;
[0045] 其中，Δ fm= ( Δ ima- Δ imb)2+( Δ imb_ Δ imc)2+( Δ imc- Δ ima)2, Δ ima、Δ imb和 Δ imc分 别为送电侦UA、B、C三相电流的突变量，Afn=( Δ ina-A inb)2+( Δ inb-A inc)2+( Δ inc-A ina )2, Λ ina、Λ inJP Δ inj别为受电侧A、B、C三相电流的突变量；
[0046] fmse3t为送电侧相电流差突变量预置值，fnse3t为受电侧相电流差突变量预置值。 [0047]与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
[0048]本发明提供的一种基于长线方程的适用于半波长输电线路的差动保护方法，采用 长线方程进行沿线补偿，可以准确地补偿电容电路，在区内故障后能正确动作，区外故障时 不误动作，且保护具有较高的灵敏度。
【附图说明】
[0049]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0050] 图1:本发明实施例中一种基于长线方程的适用于半波长输电线路的差动保护方 法流程图。
【具体实施方式】
[0051] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0052] 本发明提供的一种基于长线方程的适用于半波长输电线路的差动保护方法的实 施例如图1所示，具体为：
[0053] 一、采集输电线路两端安装有差动保护元件处的三相电流和三相电压。
[0 05 4 ]本实施例中三相电流包括输电线路中送电侧差动保护元件处的电流i ma、i mb、i m C， 输电线路中受电侧差动保护元件处的电流ina、inb、in。;三相电压包括输电线路中送电侧差 动保护元件处的电压Uma、Umb、Um。，输电线路中受电侧差动保护元件处的电压U na、Unb、Un。；
[0055] 构建送电侧电流相量、. .，受电侧电流相量、. Jjyg、4?.，送电侧电压相 量A?、匕B、乂/C*受电侧电压相量0_、没,、
[0056] 二、采用长线方程将三相电流和补偿归算到输电线路的中间指定点X。
[0057]①:A相电流
[0058] 由输电线路中送电侧补偿到中间指定点X左侧的A相电流Ιαχ-为：
[0059] Iax-= UMACosh( γ X，）_ImaZc sinh( γ X，） (1)
[0060] 由输电线路中受电侧补偿到中间指定点x右侧的A相电流Iax+为：
[0061] lAx+=UNAcosh( γ L-γ X，）_InaZc sinh( γ L-γ X，）(2)
[0062] ②:B相电流
[0063] 由输电线路中送电侧补偿到中间指定点x左侧的B相电流IBx-为：
[0064] Ibx-= UMBC〇sh( γ X，）_ImbZc