基于差动系数矩阵的特高压交流输电线路继电保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于差动系数矩阵的特高压交流输电线路继电保护方法。它首先测量特高压交流输电线路一端的A、B、C相正序电压、正序电流、负序电压、负序电流；利用分布参数模型，计算特高压交流输电线路另一端的A、B、C相正序电流和负序电流，分别计算A、B、C相混合系分量差动电流幅值，进而计算差动系数矩阵，然后利用差动系数矩阵各元素间的大小关系判别特高压交流输电线路故障相。本发明方法不受分布电容电流的影响，适用于任何电压等级，特别是特高压交流输电线路；用于特高压交流输电线路故障后整个故障过程的继电保护，动作性能不受过渡电阻和负荷电流的影响。
【专利说明】基于差动系数矩阵的特高压交流输电线路继电保护方法
【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差动系数矩阵 的特高压交流输电线路继电保护方法。
【背景技术】
[0002] 目前中国已建成世界上第一条正式并网运行的晋东南-南阳-荆门1000kV特高 压交流输电线路。根据国家电网公司的《统一坚强智能电网研究报告》，2015年前中国将建 成特高压交流输电线路3. 9万公里，2020年前将建成特高压交流输电线路4. 7万公里，基本 建成以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的国家电网格局。
[0003] 特高压交流输电网络可大幅提高电能输送容量，缓解中国紧张的运能形势，有利 于减少输电损耗，节省输电成本，节能减排，从而推动绿色能源经济的发展，又可使中国电 网更加智能、坚强、稳定、可靠。同时，作为电网骨干网架，特高压交流输电线路发生故障后， 若故障不能得以及时检测到并正确切除，会导致电力系统稳定性受到破坏，甚至可能造成 系统崩溃，从而会对社会经济生产造成难以估量的损失。
[0004] 由于不受系统运行方式和电网结构影响，且具有天然的选相功能，电流差动保护 一直是各种电压等级输电线路的主保护。在500kV及以下电压等级输电线路中，由于输电 线路沿线分布电容电流很小，分布电容对电流差动保护动作性能影响很小。然而，特高压交 流输电线路的电压、电流传输具有明显的波过程，沿线分布电容电流很大，利用两端电流矢 量和的幅值作为动作量的传统电流差动保护面临着电流差动保护启动电流大，而为了防止 保护误动，提高启动设定值又会导致保护灵敏度不足，制约着传统电流差动保护在特高压 交流输电线路上的应用。
[0005] 由于受负荷电流的影响，高阻接地短路故障时，直接利用两端电流矢量和的幅值 作为动作量的传统电流差动保护无法正确跳开故障相，而是由零序电流差动保护作为其后 备保护动作跳开三相线路。由于非全相运行状态对系统稳定的影响远小于三相跳开的情 况，由零序电流差动保护动作跳开三相线路这一动作策略会增强故障对电网稳定性的冲 击。因此，发生单相接地短路故障时，如果能正确跳开故障相，保留其余两正常相继续运行， 有利于增强电网稳定，从而使电网更加坚强可靠。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于差动系数矩阵的特高 压交流输电线路继电保护方法。本发明方法物理模型采用分布参数模型，不受分布电容电 流的影响，适用于任何电压等级，特别是特高压交流输电线路。本发明方法适用于特高压交 流输电线路故障后整个故障过程的继电保护，动作性能不受过渡电阻和负荷电流的影响， 尤其当特高压交流输电线路发生单相高阻接地故障时，本发明方法能正确可靠识别故障 相，实现单相故障跳单相故障线路的继电保护功能。
[0007] 本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
[0008] 基于差动系数矩阵特高压交流输电线路继电保护方法，它包括以下步骤：
[0009] (1)测量特高压交流输电线路在m变电站保护安装处的A、B、C相正序电压
【权利要求】
1.基于差动系数矩阵的特高压交流输电线路继电保护方法，其特征在于：包括以下步 骤： (1) 测量特高压交流输电线路在m变电站保护安装处的A、B、C相正序电压
A、B、C相正序电流
测量特高压交流输电线路在η 变电站保护安装处的A、B、C相正序电流
(2) 测量特高压交流输电线路在m变电站保护安装处的A、B、C相负序电压
A、B、C相负序电流
测量特高压交流输电线路在η 变电站保护安装处的A、B、C相负序电流
(3) 利用特高压交流输电线路在m变电站保护安装处的A、B、C相正序电压
A、B、C相正序电流
计算特高压交流输电线路在η变 电站保护安装处的A、B、C相正序电流
其中，Y i为特高压交流输电线路正序传播常数；Zel为特高压交流输电线路正序波阻 抗；lmnSm变电站和η变电站之间的特高压交流输电线路长度；cosh(.)为双曲余弦函数； sinh(.)为双曲正弦函数； (4) 利用特高压交流输电线路在m变电站保护安装处的A、B、C相负序电压
A、B、C相负序电流
计算特高压交流输电线路在η 变电站保护安装处的A、B、C相负序电流
其中，Y 2为特高压交流输电线路负序传播常数；Ζ?为特高压交流输电线路负序波阻 抗；lmnSm变电站和η变电站之间的特高压交流输电线路长度；cosh(.)为双曲余弦函数； sinh(.)为双曲正弦函数； (5) 计算A、B、C相混合系分量差动电流幅值：
(6) 计算差动系数矩阵
(7) 选取差动系数矩阵S中的最大元素
则根据
选取差动系数矩阵S中 的元素
和
设定阀值α，利用如下继电保护判据判断故障相线路： (i) 若满足Si」〉α且Sik> α，则判断i相线路为故障相线路； (ii) 若满足Su> α且Sw> α，则判断ik相线路为故障相线路； (iii) 若满足a WijM，则判断i jk相线路为故障相线路；其中，i jk为ABC相或ACB相 或BAC相或BCA相或CAB相或CBA相。
【文档编号】H02H7/26GK104092197SQ201410337174
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】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