专利名称：特高压输电线路单相自动重合闸控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及电力系统输电线路自动重合闸控制技术领域，特别是涉及一种特高压输电线路单相自动重合闸控制装置及方法。
背景技术：
随着经济的发展，对电网输电能力的要求不断提高，超/特高压输电今后将成为长距离大容量输电的主要方式，从国内外超高压输电线路的运行统计记录结果看，单相接地故障率闻达90%以上，其中瞬时 性故障占到80%左右。为了提闻系统运彳丁的可罪性与稳定性，单相自动重合闸得到广泛应用。然而单相自适应重合闸动作具有一定的盲目性，当其重合于永久性故障时，电力系统会再次遭受短路电流的冲击，甚至使电力系统失去稳定性，因此选择可靠的自适应重合闸故障类型判据使重合闸准确重合于瞬时性故障，对提高电力系统稳定运行具有十分重要的意义。由于并联电抗器具有补偿输电线路中的电容性充电功率，在轻负荷时吸收无功功率，控制无功潮流，稳定系统运行电压，限制潜供电流等作用，在超高压输电系统中得到较多的应用。目前，国内外对输电线路故障类型的判别原理有两种一种是基于瞬时故障时故障电弧特性判断故障类型，该方法多采用神经网络技术及小波分析的方法，通过检测二次电弧阶段输电线路上的电压频谱特性来区分瞬时性故障与永久性故障，但是人工神经网络结构以及权值需要离线用学习样本进行训练，需要模拟大量的故障类型得到不同的模型，还需要储存大量的数据，因此应用起来相对复杂。另一种是基于恢复电压原理利用瞬时性故障和永久性故障，并联电抗器上恢复电压不同来区分故障类型。该方法原理简单，但受并联电抗器的影响，在开断瞬时性故障时会出现拍频现象，有误判的可能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种特高压输电线路单相自动重合闸控制装置及方法，针对带并联电抗器的交流特高压输电线路单相接地故障。本发明的技术方案是—种特高压输电线路单相自动重合闸控制装置，包括主控模块、电压采集模块、开入电路、开出电路、显示模块、按键、打印机接口和网络接口；所述电压采集模块的输出端连接主控模块的输入端，开入电路的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的输出端连接开出电路的输入端，显示模块的输入端连接主控模块的输出端，按键的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的输出端分别连接打印机接口和网络接口。采用所述的特高压输电线路单相自动重合闸控制装置进行特高压输电线路单相自动重合闸控制的方法，包括以下步骤步骤I :实时采集特高压输电线路各相的端电压及中性点小电抗电压；
步骤2 :特高压输电线路故障时，故障相断路器跳闸，由特高压输电线路中的保护装置的选相元件确定故障相别；
步骤3 :计算特高压输电线路中的电压互感器测得的故障相的中性点小电抗电压与该故障相端电压的幅值比；步骤4:计算整定值，整定值由以特高压输电线路瞬时性故障为参考，计算出的中性点小电抗和线路端电压的幅值比乘以可靠系数得到；整定值计算过程中涉及的中性点小电抗电压和故障相端电压是理论计算出的值，也就是说如果发生瞬时性故障，用PT测到的中性点小电抗电压和端电压应该与理论值相符和相差不多，为了便于判断故障，将计算出的中性点小电抗与故障相端电压的幅值比乘以一个大于I的可靠系数，得到理论计算的比值，理论计算的比值大于实际测量到的比值，就能更可靠的进行故障判断，不会因为电压的波动出现误判。理论计算的值是个参考，与实际测量的值相比较，实际测量的值小于理论值判断为瞬时性故障，反之为永久性故障；步骤5 :判断步骤3计算的故障相的中性点小电抗电压和该故障相端电压的幅值比是否小于整定值是，则判断此时特高压输电线路为瞬时性故障，故障相的重合闸重合；否，则延迟一个拍频谐振周期，在该周期内实时监测故障相端电压，并计算故障相的中性点小电抗电压和该故障相端电压的幅值比；所述的一个拍频谐振周期为100ms。步骤6 :判断一个拍频谐振周期内故障相的中性点小电抗电压和该故障相端电压的幅值比是否始终大于整定值，是，则判断特高压输电线路为永久性故障，故障相的重合闸不重合，否，则判断特高压输电线路为瞬时性故障，故障相的重合闸重合。步骤4所述的整定值，计算公式如下 Km =k^\UiN/ Uua I j其中，Kdz为整定值，￡^了为特高压输电线路在瞬时性故障时的中性点小电抗电压， 为特高压输电线路在瞬时性故障时的故障相端电压，k为可靠系数，k = I. 2。所述特高压输电线路在瞬时性故障时的故障相端电压&_的计算公式如下uMi=ijv+ElL
■ ' 2其中，为故障相静电耦合电压，为故障相上电磁感应电压；故障相静电耦合电压匕+，其中，Λ -为非故障相端电压，
VJAm+JAoUm、Umc
A = ;义= -，XLo = j L0, ^coLm,，C0 和 Cm 分
别为特高压输电线路相对地电容和线路相间电容，Ltl和Lm分别为特高压输电线路相对地电感和线路相间电感；故障相上电磁感应电压&，其中，· ·为流过非故障相电流，Zffl为
V JIb 、 Jc
输电线路单位长度互感抗，I为特高压输电线路全长。所述特高压输电线路在瞬时性故障时的中性点小电抗电圧f/w的计算公式如下Uln=InXn
其中，丨Λ,为发生故障时流过中性点小电抗的电流，Xn为中性点小电抗。发生故障时流过中性点小电抗的电流
权利要求
1.一种特高压输电线路单相自动重合闸控制装置，其特征在于包括主控模块、电压采集模块、开入电路、开出电路、显示模块、按键、打印机接口和网络接口； 所述电压采集模块的输出端连接主控模块的输入端，开入电路的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的输出端连接开出电路的输入端，显示模块的输入端连接主控模块的输出端，按键的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的输出端分别连接打印机接口和网络接口。
2.采用权利要求I所述的特高压输电线路单相自动重合闸控制装置进行特高压输电线路单相自动重合闸控制的方法，其特征在于包括以下步骤 步骤I :实时采集特高压输电线路各相的端电压及中性点小电抗电压； 步骤2 :特高压输电线路故障时，故障相断路器跳闸，由特高压输电线路中的保护装置的选相元件确定故障相别； 步骤3 :计算特高压输电线路中的电压互感器测得的故障相的中性点小电抗电压与该故障相端电压的幅值比； 步骤4:计算整定值，整定值由以特高压输电线路瞬时性故障为参考，计算出的中性点小电抗和线路端电压的幅值比乘以可靠系数得到； 步骤5 :判断步骤3计算的故障相的中性点小电抗电压和该故障相端电压的幅值比是否小于整定值是，则判断此时特高压输电线路为瞬时性故障，故障相的重合闸重合；否，则延迟一个拍频谐振周期，在该周期内实时监测故障相端电压，并计算故障相的中性点小电抗电压和该故障相端电压的幅值比； 步骤6 :判断一个拍频谐振周期内故障相的中性点小电抗电压和该故障相端电压的幅值比是否始终大于整定值，是，则判断特高压输电线路为永久性故障，故障相的重合闸不重合，否，则判断特高压输电线路为瞬时性故障，故障相的重合闸重合。
3.根据权利要求2所述的特高压输电线路单相自动重合闸控制方法，其特征在于所述的一个拍频谐振周期为100ms。
4.根据权利要求2所述的特高压输电线路单相自动重合闸控制方法，其特征在于步骤4所述的整定值，计算公式如下
5.根据权利要求4所述的特高压输电线路单相自动重合闸控制方法，其特征在于所述特高压输电线路在瞬时性故障时的故障相端电圧^,的计算公式如下
6.根据权利要求4所述的特高压输电线路单相自动重合闸控制方法，其特征在于所述特高压输电线路在瞬时性故障时的中线点小电抗电压的计算公式如下
全文摘要
一种特高压输电线路单相自动重合闸控制装置及方法，该装置包括主控模块、电压采集模块、开入电路、开出电路、显示模块、按键、打印机接口和网络接口；电压采集模块的输出端连接主控模块的输入端，开入电路的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的输出端连接开出电路的输入端，显示器的输入端连接主控模块的输出端，按键的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的输出端分别连接打印机接口和网络接口。本发明有效的解决单相自适应重合闸故障识别的问题，以及带并联电抗器的特高压输电线路利用电压判定故障类型时由于拍频谐振引起的误判问题，控制装置简单且提高判断结果的可靠性、准确性，精确控制了重合闸的重合操作。
文档编号H02H7/26GK102868137SQ20121036625
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者林莘, 谢寅志, 徐建源 申请人:沈阳工业大学