本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种三相不对称线路单相自适应重合闸故障性质判别方法。
背景技术：
如今，自动重合闸在输电线路上已经得到了广泛的应用，具有良好的社会经济效益。但重合于永久性故障(即故障点绝缘未恢复)，短路电流会对系统和电气设备再次造成冲击，保护将再次动作切除故障，恶化了断路器的工作环境。因此，20世纪80年代葛耀中教授提出了自适应重合闸的概念，即重合前预先对故障性质进行判别，瞬时性故障时重合断路器，永久性故障闭锁重合闸。
目前，单相自适应重合闸故障性质判别方法多针对三相对称输电线路，通常利用恢复电压特性实现。瞬时性故障、二次电弧熄灭，断开相恢复电压幅值较高；而永久性故障，断开相恢复电压幅值较低。因此，可根据恢复电压幅值大小判别故障性质。
由于我国经济发展的区域不平衡导致在经济发达地区的负荷分布越来越密集，使得某些区域变电站林立，许多输电线路根本达不到规程所规定的换位长度。另外一些输电线路因为地理条件、施工等因素导致换位布置复杂，造价高昂，从而不换位。实际上，输电线路不换位将会导致线路三相参数不对称，当不同相故障、故障相断路器跳开，断开相恢复电压将存在差异，影响基于恢复电压的永久性故障判别元件的可靠性。对于三相参数不对称输电线路，恢复电压与相别、潮流大小与方向以及故障位置等有关。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种三相不对称线路单相自适应重合闸故障性质判别方法，能够根据潮流方向和大小、故障相别以及故障位置确定判别电压门槛值，从而提高重合闸成功率。
本发明所采用的技术方案是，三相不对称线路单相自适应重合闸故障性质判别方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、分别采集线路两侧各相电压、电流数据；
步骤2、通过傅里叶算法和对称分量法将步骤1采集的线路两侧各相电压、电流数据转换成相应的电压、电流正序相量；
步骤3、提取经步骤2后得到的电压、电流的正序相量，判别潮流方向；
步骤4、在步骤3的基础上，判别健全相电流是否大于电流门槛值，随后根据恢复电压判据进行判别故障性质判别。
本发明的特点还在于：
在步骤1中：各相线路两侧电压、电流数据包括健全相电压、健全相电流、故障相电压以及故障相电流。
在步骤3中：潮流方向包括母线流向线路和线路流向母线。
在步骤3中：潮流方向为母线流向线路，则步骤4的判别方法具体如下：
若最大健全相电流大于电流门槛值，根据断路器状态选取故障相，将故障相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压um；
若故障相为a相或b相，根据故障相的恢复电压判据进行判别；
若故障相为c相，判断故障位置，由故障位置判别恢复电压判据是否可用，具体判别方法如下：
l≤r，根据恢复电压判据进行判别；
l＞r，重合闸延时开放；
其中，l是实际故障点至线路保护安装处的距离，r是预设故障点至保护安装处距离。
若最大健全相相电流小于电流门槛值，根据恢复电压判据进行判别。
在步骤3中：潮流方向为线路流向母线，步骤4的判别方法为：
若最大健全相电流大于电流门槛值，根据断路器状态选取故障相，将故障相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压um；
若故障相为b或c相，根据恢复电压判据进行判别；
若故障相为a相，判断故障位置，根据故障位置判别恢复电压判据是否可用；
l≤r，根据恢复电压判据进行判别；
l＞r，重合闸延时开放；
其中，l是实际故障点至线路保护安装处的距离，r是预设故障点至保护安装处距离。
若最大健全相电流小于电流门槛值，根据恢复电压判据进行判别。
故障相的恢复电压判据为：
当uψm≥uψset时，故障性质为瞬时性故障，开放重合闸；
当uψm＜uψset时，故障性质为永久性故障，闭锁重合闸；
其中，uψset＝kkuψxα，uψxα为永久性故障状态下的最大恢复电压。kk为可靠系数，取1.1～1.2，uψm是断开相的恢复电压。ψ为a、b、c。
电流门槛值是根据具体线路大量仿真实验得到。
本发明有益效果是：本发明的判别方法主要针对三相参数不对称结构输电线路，在恢复电压判据基础上，提出了基于潮流方向和大小、故障相别以及故障位置确定判别电压门槛值的单相自适应重合闸故障性质判别方法；本发明的判别方法能够有效提高重合闸成功率，有助于提高系统并列运行的稳定性和供电可靠性。
附图说明
图1是本发明三相不对称线路单相自适应重合闸故障性质判别方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明三相不对称线路单相自适应重合闸故障性质判别方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：
步骤1、分别采集各相线路两侧电压、电流数据；
其中，各相线路两侧电压、电流数据包括有健全相电压、健全相电流、故障相电压以及故障相电流；
步骤2、通过傅里叶算法和对称分量法将步骤1采集的各相线路两侧电压、电流数据转换成相应的电压、电流正序相量；
步骤3、提取经步骤2后得到的电压、电流的正序相量，判别潮流方向；
其中，潮流方向包括母线流向线路和线路流向母线；
步骤4、在步骤3的基础上，判别健全相电流是否大于电流门槛值，随后根据恢复电压判据进行判别故障性质判别；
若潮流方向为母线流向线路，则故障性质的判别方法具体如下：
若最大健全相电流大于电流门槛值，根据断路器状态选取故障相，再将故障相两侧电压利用傅里叶算法进行处理，得到故障相的恢复电压um；
若故障相为a相或b相，根据恢复电压判据进行判别；
若故障相为c相，判断故障位置，根据故障位置判别恢复电压判据是否可用；
l≤r，恢复电压判据可用；
l＞r，重合闸延时开放；
其中，l是实际故障点至保护安装处的距离，r是预设故障点至保护安装处的距离。
若最大健全相电流小于电流门槛值，根据恢复电压判据进行判别；
若潮流方向为线路流向母线，则故障性质的判别方法具体如下：
若最大健全相电流大于电流门槛值，根据断路器状态选取故障相，再将故障相两侧的电压利用傅里叶算法进行处理，得到故障相的恢复电压um；
若故障相为b相或c相，根据恢复电压判据进行判别；
若故障相为a相，判断故障位置，根据故障位置判别恢复电压判据是否可用；
l≤r，恢复电压判据可用；
l＞r，重合闸延时开放；
其中，l是实际故障点至线路保护安装处的距离，r是预设故障点至保护安装处距离。
若最大健全相电流小于电流门槛值，根据恢复电压判据进行判别。
其中上述，恢复电压判据具体如下：
当uψm≥uψset时，故障性质为瞬时性故障，开放重合闸；
当uψm＜uψset时，故障性质为永久性故障，闭锁重合闸；
其中，uψset＝kkuψxα，uψxα为永久性故障状态下的最大恢复电压。kk为可靠系数，取1.1～1.2，uψm是断开相的恢复电压，ψ为a、b、c。
上述电流门槛值是根据实际线路大量仿真实验得到。
本发明的三相不对称线路单相自适应重合闸故障性质判别方法的依据具体如下：
瞬时性故障：
以a相接地故障为例，瞬时性故障(即二次电弧已熄灭)，线路转入非全相运行状态；健全相与故障相之间的电磁耦合产生了恢复电压，其工频量是电容耦合电压和电感耦合电压的矢量和。
断开相a相电容耦合电压按照如下算法获得：
式(1)中，
线路两端，电压存在相角差，则电容耦合电压也存在相角差；该相角差与负荷传输功率有关。
断开相a相电磁耦合电压按照如下算法获得：
式(2)中，
由式(2)可见，健全相中潮流方向和大小会影响电磁耦合电压的大小。
断开相a相的恢复电压
由式(1)、式(2)以及式(3)可见：恢复电压与线路电容、电感有关，而三相参数不对称时，线路电容、电感三相不完全相等，因此恢复电压幅值还和故障相别有关。
综上所述，三相不对称输电线路瞬时性故障状态的故障相的恢复电压幅值与故障相别、潮流方向和大小有关。
永久性故障：
若故障为永久性故障，二次电弧未熄灭，线路对地电容可靠放电；恢复电压受线路电容影响不大，主要取决于电感耦合电压，如式(4)所示：
式(4)中，α为故障点至保护安装处的距离占线路全长的百分比，
由式(4)可见：永久性故障状态，不同故障位置，恢复电压不同。
三相不对称输电线路不同相单相接地故障，恢复电压幅值与相别、潮流方向和大小、故障位置等因素有关。对于三相不换位线路，由于不同相故障时断开相恢复电压幅值不同，因此本发明三相不对称线路单相自适应重合闸故障性质判别方法针对不同断开相设定不同动作电压门槛值。
实施例1
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流大于电流门槛值；断路器状态判断故障相为a相，随后将a相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压uam；uam≥uaset，则故障性质为瞬时性故障，开放重合闸。
实施例2
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流大于电流门槛值，故障相为a相，随后将a相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压uam；uam＜uaset，则故障性质为永久性故障，闭锁重合闸。
实施例3
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流大于电流门槛值；断路器状态判断故障相为b相，随后将b相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ubm；ubm≥ubset，则故障性质为瞬时性故障，开放重合闸。
实施例4
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流大于电流门槛值，故障相为b相，随后将b相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ubm；ubm＜ubset，则故障性质为永久性故障，闭锁重合闸。
实施例5
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流大于电流门槛值，故障相为c相，随后将c相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ucm；lc≤r，ucm≥ucset，则故障性质为瞬时性故障，开放重合闸。
实施例6
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流大于电流门槛值，故障相为c相，随后将c相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ucm；lc≤r，ucm＜ucset，故障性质为永久性故障，闭锁重合闸。
实施例7
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流大于电流门槛值，故障相为c相，随后将c相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ucm；lc＞r，重合闸延时开放。
实施例8
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流小于电流门槛值，故障相为a相，断路器状态判断故障相为a相，随后将a相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压uam；uam≥uaset，则故障性质为瞬时性故障，开放重合闸。
实施例9
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流小于电流门槛值，故障相为a相，断路器状态判断故障相为a相，随后将a相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压uam；uam＜uaset，则故障性质为永久性故障，闭锁重合闸。
实施例10
潮流方向为线路流向母线，最大健全相电流大于电流门槛值，故障相为c相，随后将c相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ucm；ucm≥ucset，则故障性质为瞬时性故障，开放重合闸。
实施例11
潮流方向为线路流向母线，最大健全相电流大于电流门槛值，故障相为c相，随后将c相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ucm；ucm＜ucset，故障性质为永久性故障，闭锁重合闸。
实施例12
潮流方向为线路流向母线，最大健全相电流大于电流门槛值；断路器状态判断故障相为b相，随后将b相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ubm；ubm≥ubset，则故障性质为瞬时性故障，开放重合闸。
实施例13
潮流方向为线路流向母线，最大健全相电流大于电流门槛值；断路器状态判断故障相为b相，随后将b相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ubm；ubm＜ubset，则故障性质为永久性故障，闭锁重合闸。
实施例14
潮流方向为线路流向母线，最大健全相电流大于电流门槛值；断路器状态判断故障相为a相，随后将a相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压uam；la≤r，uam≥uaset，则故障性质为瞬时性故障，开放重合闸。
实施例15
潮流方向为线路流向母线，最大健全相电流大于电流门槛值；断路器状态判断故障相为a相，随后将a相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压uam；la≤r，uam＜uaset，则故障性质为永久性故障，闭锁重合闸。
实施例16
潮流方向为线路流向母线，最大健全相电流大于电流门槛值；断路器状态判断故障相为a相，随后将a相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压uam；la＞r，重合闸延时开放。
实施例17
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流小于电流门槛值，故障相为c相，断路器状态判断故障相为c相，随后将c相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ucm；ucm≥ucset，则故障性质为瞬时性故障，开放重合闸。
实施例18
潮流方向为母线流向线路，最大健全相电流小于电流门槛值，故障相为c相，断路器状态判断故障相为c相，随后将c相两侧电压利用傅里叶算法得到故障相的恢复电压ucm；ucm＜ucset，则故障性质为永久性故障，闭锁重合闸。
通过上述方式，本发明三相不对称线路单相自适应重合闸故障性质判别方法，针对三相参数不对称结构线路，在恢复电压判据基础上，提出了基于潮流方向和大小、故障相别以及故障位置的单相自适应重合闸故障性质判别方法。本发明三相不对称线路单相自适应重合闸故障性质判别方法能够有效地提高了重合闸成功率，有助于提高系统并列运行的稳定性和供电可靠性。