专利名称：用于识别电力线上的故障性质的方法
技术领域：
本发明公开的方法涉及识别电力线上故障性质的技术。尤其涉及适用于多条电路电力线的识别技术。
背景技术：
多电路电力线是指在一塔线上承载至少两个电路的电力线。在两个电路的情况下，故障类型的数量高达120种，并且其特性互不相同的。在4个或更多电路的情况下， 故障类型的数量甚至会更多。到目前为止，尚没有非常有效的方法或判据来区分双回线 (double-circuit lines)或多电路回线(multiple circuit lines)的故障特点。用于单条电线的传统端电压幅值判据很容易受到电磁耦合电压的影响。而且，用于单条电线的该传统的端电压幅值判据可能对于具有过渡电阻的永久故障得出错误的判断结论。多条电路电线的显著特征是指在不同回线、各种故障类型以及跳开故障相的复杂变化的恢复电压之间的电感和电容的复杂耦合效应。因此，区别发生在多条电力线上的瞬时故障和永久故障是困难的，并且至今没有给出实用的方法。当前，用于单条线路的自适应重合闸(reclosure)的主要判据或方法已经被提出来，并且被用于实际的某一电压级别判据和电压补偿判据中。传统的单相自适应重合闸判据将跳开相电压设置为整定值，并将电磁耦合电压设置为阈值以区别故障特性。在某些情况下，该方法会带来如非常大的误差、低的灵敏度和狭窄的适用范围的限制。因此，考虑到多条电路电力线上故障的复杂特性，用在单条线路上的判据并不适合识别多条电路电线上的故障特性(性质)。基于国家电网公司发布的用于双回线的、关于并行电力线的保护性继电器和重合闸的技术指导，本发明提出了判据和重合闸方案。上述技术指导披露的整个内容以参考的方式被引入，作为本发明描述的一部分。
发明内容
因此，本发明的一个目标是有效并准确地识别多回线和单回线中的故障性质。在多条电路电线中，多数故障是单回线内故障和双回线间故障。在三个以上的电线上发生故障的可能性非常低。在本发明中，用于识别双回线或单回线上的故障性质的故障识别方法被提出。该被提出的故障性质识别方法能够近似地适用于多条电力线系统中的任何单回线或者两回线。本发明提供的判据使用两端点的电气量和故障位置，来计算故障点电压。该判据使用故障点电压来判断故障的特性。该方法克服了传统电压幅值判据容易受到电磁耦合电压影响的局限性。对于双回线或单回线上的所有故障类型，该判据能够适应性地提供不同的重合闸方案。对于接地故障的判断，当具有最大过渡电阻的永久故障发生时，该判据的整定值使用基于故障点电压的浮动阈值。其确保了对于具有过渡电阻的永久故障判断的准确性。该判据考虑了对地二次电弧和相间二次电弧的不同熄灭时间。
该判据用于区分瞬时故障和永久故障，以及在短时间内重合跳闸的断路器以加强电力系统的安全性和稳定性。该判据提供用于不同故障类型的、具有更高的准确性和更快速度的适应性设置。该判据确保具有过渡电阻的永久故障的判断的准确性。本发明提供的判据与传统判据之间的差别主要在于本发明提供的判据使用故障点电压判断故障特性，而传统判据使用端电压；本发明提供的判据能够准确地区分双回线上的瞬时故障和永久故障；对于所有的故障类型，本发明提供的判据给出了自适应重合闸方案，而传统判据仅仅考虑单相故障；本发明提供的判据考虑了过渡电阻的影响，而传统判据并未考虑其影响；以及本发明提供的判据考虑了对地二次电弧和相间二次电弧的不同熄灭时间。本发明的优势在于充分考虑了双回线复杂的故障类型，并且进行了理论分析与实际验证以表明该判据的准确性和可靠性；所提供的判据克服了在单回线中所使用的电压幅值判据的问题；所提供的判据克服了传统端电压幅值判据容易受到电磁耦合电压影响的局限性；所提出的判据确保了对具有过渡电阻的永久故障的判断的正确性；所提出的判据考虑对地二次电弧和相间二次电弧的不同熄灭时间；分析了故障位置误差和电线参数误差对该判据的影响，并且提出了通过增加可靠系数提高该判据准确性的方法；在本发明中考虑了顺序地重合闸，以及在最短时间内能够最大程度恢复的电线传输容量。根据本发明的一个方面，提供了一种用于识别发生在电力线上故障性质的方法； 其特征在于，该方法包括基于电力线的端电压和故障位置，计算故障点上的故障点电压； 采用对应于最大过渡电阻的故障点电压作为整定值；将故障点上的故障点电压与该整定值进行比较；以及基于该比较结果，识别故障性质是永久故障或是瞬时故障。优选的，该方法进一步包括该电力线是多条电力线，计算该多条电力线不同故障相位的电压差；将所计算的电压差与基于故障类型的阈值进行比较；以及基于该比较结果，识别故障性质是相间永久性或是相间瞬时性。优选的，该方法进一步包括在贯穿多条电力线的同名相故障的情况下，不同的故障相中的一个是跳开相，另一是重合相。优选的，该方法进一步包括在贯穿多条电力线的异名相故障的情况下，两不同故障相都是跳开相。优选的，该方法进一步包括在故障点电压小于该整定值时，识别故障性质是永久性；以及在故障点电压高于该整定值时，识别该故障性质是瞬时性。优选的，该方法进一步包括基于故障相和健全相的电压和电流，以及同类电力线方程的系数矩阵来计算该整定值。根据本发明的另一方面，提供了一种用于识别发生在电力线上的故障性质的方法，其特征在于，基于端电压，计算故障点的故障点电压；基于电容性耦合电压，采用取决于故障类型的整定值；将故障点的故障点电压与该整定值进行比较；以及基于该比较的结果，识别该故障性质是永久故障或者是瞬时故障。优选的，该方法进一步包括该电力线是多条电力线；在故障点电压低于该整定值时，识别故障性质是永久性；以及在故障点电压高于该整定值时，识别故障性质是瞬时性。根据本发明的又一个方面，提供了一种用于识别发生在电力线上的故障性质的计算机程序，其特征在于，该计算机程序可加载入数字处理器的内部存储器中，并且包含计算机程序代码；当所述程序被加载入所述内部存储器时，该计算机程序代码用以使计算机执行权前述提及的方法。根据本发明的又一个方面，提供了一种用于识别发生在电力线上的故障性质的故障性质识别控制器，其特征在于，计算单元，用于基于多条电力线的端电压和故障位置计算故障点的故障点电压；整定值设置单元，用于采用对应于最大过渡电阻计算的故障点电压作为整定值；比较单元，用于将故障点的故障点电压与该整定值进行比较；以及识别单元， 用于根据比较结果识别该故障性质是永久性或是瞬时性。优选的，该控制器进一步包括该计算单元进一步计算不同故障相的电压差；该比较单元进一步将所计算的电压差与取决于故障类型的阈值进行比较；以及该识别单元进一步基于该比较结果识别故障性质为相间永久性或者相间瞬时相间性。根据本发明的又一个方面，提供了一种用于识别发生在电力线上的故障性质的故障性质识别控制器，其特征在于，计算单元，用于基于端电压计算故障点的故障点电压；整定值设置单元，基于电容性耦合电压采用取决于故障类型的整定值；比较单元，用于将故障点的故障点电压与该整定值进行比较；以及识别单元，用于根据比较结果识别该故障性质是永久性或是瞬时性。
参照附图1-11，本发明进一步的具体实施方式
、优点和应用在权利要求书以及如下说明书中加以披露；其中图1示出了具有过渡电阻模块的多相对地故障的框图；图2示出了当发生具有过渡电阻的接地故障时，故障点处电力线的戴维南等效电路的框图；图3示出了电磁耦合效应的分析电路的框图；图4示出了典型的双回线系统的框图；图5示出了用于IAG故障的自适应识别判据和重合闸方案的框图；图6示出了用于IABG故障的自适应识别判据和重合闸方案的框图；图7示出了用于IAIIAG故障的自适应识别判据和重合闸方案的框图；图8示出了用于IAIIBG故障的自适应识别判据和重合闸方案的框图；图9示出了用于IABIIAG故障的自适应识别判据和重合闸方案的框图；图10示出了用于IABIICG故障的自适应识别判据和重合闸方案的框图；以及图11示出了用于IABIIBCG故障的自适应识别判据和重合闸方案的框图。
具体实施例方式为了维持系统稳定性以及输电或配电容量，同杆并行双回线的跳闸方案应该具有使得健全相的数量被尽可能多地保留下来的能力，尤其是准三相(quasi-full-phase)操作的能力。传统方法中，在单相故障的情况下故障相被跳开，在多相故障的情况下所有三相都被跳开。而本发明中，仅故障相被跳开。也就是说，如果保留在两条电线上的异名相的数量至少是两个，仅仅跳开所有的故障相。如果仅剩下一个健全相或者两个同名的健全相，双回线的所有相被跳开。按相跳闸操作能够保留更多的健全相以继续运行，这使得附着在发 电机和系统间的等效综合阻抗(transformation impedance)更小，并且降低了在重合闸过 不芏中瞬态g泛童7中击(unused transient energy;。本发明提供的判据是基于同类电カ线模型，相对于仅仅使用端电压的传统方法， 其使用端电压和故障位置来计算故障点电压。当接地故障发生吋，首先将故障点开相电 压的总和与一个系数的乘积值与整定值进行比较，以识别二次电弧是否在接地分支上熄灭 了 ；然后识别二次电弧是否在相间分支(inter-phase branches)上熄灭了。其中，二次电 弧是由触点回跳(contact bounce)造成的燃弧(即线路两端短路器跳开后相间和线间的 耦合造成的燃弧)。当触点闭合吋，一次电弧就熄灭了。然后当触点回跳再次打开时，产生 二次电弧。对于相间分支上的故障，本发明提供了两种方法去识别该二次电弧是否在跨线相 间分支上熄灭了 ；然后根据重合闸方案中的不同故障类型重合断开的断路器。用于识别故 障性质的流程包括以下三个主要部分>实时计算整定值；>计算故障点电压；以及>基于所计算的故障点电压与整定值的比较，识别故障性质。随后对每个部分的具体流程作进ー步的解释。计算故障点电压无论发生永久故障还是瞬态故障，都能够通过如下方法计算故障点电压。首先，通过相-模变换法，端电压相量和电流相量被转换为模量。为方便计算，本 发明采用Karranbauer变换。变换矩阵如下所示
权利要求
1.一种用于识别发生在电力线上故障性质的方法，其特征在于，该方法包括 基于电力线的端电压和故障位置，计算故障点的故障点电压；采用对应于最大过渡电阻的故障点电压作为整定值； 将故障点上的故障点电压与该整定值进行比较；以及基于该比较结果，识别故障性质是永久故障或是瞬时故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 该电力线是多条电力线，该方法进一步包括 计算该多条电力线不同故障相的电压差；将所计算的电压差与取决于故障类型的阈值进行比较；以及基于该比较结果，识别故障性质是相间永久性或是相间瞬时性。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在贯穿多条电力线的同名相故障的情况下，不同故障相中的一个是跳开相，另一是重合相。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在贯穿多条电力线的异名相故障的情况下，两不同故障相都是跳开相。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在故障点电压小于该整定值时，识别故障性质是永久性；以及在故障点电压高于该整定值时，识别该故障性质是瞬时性。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，基于故障相和健全相的电压和电流，以及同类电力线方程的系数矩阵来计算该整定
7.一种用于识别发生在电力线上的故障性质的方法，其特征在于， 基于端电压，计算故障点的故障点电压；基于电容性耦合电压，采用取决于故障类型的整定值；将故障点的故障点电压与该整定值进行比较；以及基于该比较的结果，识别该故障性质是永久故障或者是瞬时故障。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于， 该电力线是多条电力线；在故障点电压低于该整定值时，识别故障性质是永久性；以及在故障点电压高于该整定值时，识别故障性质是瞬时性。
9.一种用于识别发生在电力线上的故障性质的计算机程序，其特征在于，该计算机程序可加载入数字处理器的内部存储器中，并且包含计算机程序代码；当所述程序被加载入所述内部存储器时，该计算机程序代码用以使计算机执行权如利要求1或7所述的方法。
10.一种用于识别发生在电力线上的故障性质的故障性质识别控制器，其特征在于， 计算单元，用于基于多条电力线的端电压和故障位置计算故障点的故障点电压； 整定值设置单元，用于采用对应于最大过渡电阻计算的故障点电压作为整定值； 比较单元，用于将故障点的故障点电压与该整定值进行比较；以及识别单元，用于根据比较结果识别该故障性质是永久性或是瞬时性。
11.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于，该计算单元进一步计算不同故障相的电压差；该比较单元进一步将所计算的电压差与取决于故障类型的阈值进行比较；以及该识别单元进一步基于该比较结果识别故障性质为相间永久性或者相间瞬时性。
12. 一种用于识别发生在电力线上的故障性质的故障性质识别控制器，其特征在于， 计算单元，用于基于端电压计算故障点的故障点电压； 整定值设置单元，基于电容性耦合电压采用取决于故障类型的整定值； 比较单元，用于将故障点的故障点电压与该整定值进行比较；以及识别单元，用于根据比较结果识别该故障性质是永久性或是瞬时性。
全文摘要
本发明公开了一种用于识别发生在电力线(power line)上故障性质的方法。该方法包括基于电力线的端电压(terminal voltage)和故障位置，计算故障点的故障点电压；采用对应于最大过渡电阻(transition resistance)的故障点电压作为整定值(setting value)；将故障点的故障点电压与该整定值进行比较；以及基于该比较结果来识别故障性质是永久故障或是瞬时故障。
文档编号G01R31/08GK102388315SQ200980159977
公开日2012年3月21日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者李博通, 李永丽, 苏斌, 陈莉 申请人:Abb研究有限公司