一种高压架空线断线保护识别方法与流程

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种高压架空线断线保护识别方法。

背景技术：

目前，高压架空线路与建筑、交通线路等交叉跨越较多，发生断线故障后，如果输电线路以带电状态落地，容易造成人身伤害及电气化铁路停运等安全事故。因此，断线故障发生后，迫切需在故障线路落地之前识别并切除故障线路，避免故障线路落地造成更严重的危害。在实现本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：由于断线故障发生概率小、故障特性较轻，故目前相关方向的研究不够充分，所提方法实用性不强。而且当线路轻载或空载时，断线故障发生前后电气量变化非常小，导致目前的保护方案都存在一定的死区。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种高压架空线断线保护识别方法，以解决目前高压架空线在轻载或空载情况下断线故障难以识别的技术问题。

为了实现本发明目的，本发明第一方面提供一种高压架空线断线保护识别方法，包括如下步骤：

获取被保护线路的电流信息；

判断所述电流信息是否存在高频电流信号；

若存在高频电流信号，则确定所述被保护线路正常工作；

若不存在高频电流信号，则根据所述电流信息计算相电流幅值，并根据所述相电流幅值和电流整定值的对比结果判断所述被保护线路是否发生断线故障。

其中，所述根据所述相电流幅值和电流整定值的对比结果判断所述被保护线路是否发生断线故障包括：

若所述相电流幅值小于所述电流整定值，则判定发生断线故障；

若所述相电流幅值大于等于所述电流整定值，则判定发生断线没有故障。

本发明第二方面提供另一种高压架空线断线保护识别方法，包括如下步骤：

获取被保护线路的电流信息；

根据所述电流信息计算相电流幅值；

将所述相电流幅值和电流整定值进行对比；

若所述相电流幅值大于等于所述电流整定值，则确定所述被保护线路正常工作；

若所述相电流幅值小于所述电流整定值，则判断所述电流信息是否存在高频电流信号，根据是否存在高频电流信号判断所述被保护线路是否发生断线故障。

其中，所述根据是否存在高频电流信号判断所述被保护线路是否发生断线故障包括：

若存在高频电流信号，则确定所述被保护线路正常工作；

若不存在高频电流信号，则根据所述电流信息计算相电流幅值，并根据所述相电流幅值和电流整定值的对比结果判断所述被保护线路是否发生断线故障。

其中，所述电流整定值通过以下公式计算得到：

iset＝krelic

其中，krel＝1.1～1.2，ic为被保护线路的电容电流。

本发明第三方面还提供一种用于实现第一方面所述高压架空线断线保护识别方法的装置，其特征在于，包括：

继电保护装置，被配置为获取被保护线路的电流信息；

信号处理单元，被配置为判断所述电流信息是否存在高频电流信号；

若存在高频电流信号，则确定所述被保护线路正常工作；

若不存在高频电流信号，则根据所述电流信息计算相电流幅值，并根据所述相电流幅值和电流整定值的对比结果判断所述被保护线路是否发生断线故障。

本发明第四方面还提供一种用于实现第二方面所述的高压架空线断线保护识别方法的装置，包括：

继电保护装置，被配置为获取被保护线路的电流信息；

计算单元，被配置为根据所述电流信息计算相电流幅值；

比较单元，被配置为将所述相电流幅值和电流整定值进行对比；

判断单元，被配置为响应于所述相电流幅值大于等于所述电流整定值，则确定所述被保护线路正常工作；并且，响应于所述相电流幅值小于所述电流整定值，则根据是否存在高频电流信号判断所述被保护线路是否发生断线故障。

以上技术方案至少具有以下有益效果：

在线路发生短路故障时，由于传输通道高频衰减很多，可能导致高频通道断开，为了避免将短路故障误判为断线故障，需要采样电流信息并引入电流幅值判据，将电流幅值与电流整定值进行比较形成电流判据。以上技术方案利用断线故障的同时将导致载波通道断开这一特点，将电力载波机的高频电流信号接入继电保护装置，结合电流幅值判据，可以实现断线故障识别。该方法直接对载波通道进行检测，不受线路传输功率对保护可靠性的影响，解决了在轻载或空载情况下断线故障难以识别的问题。

此外，其他有益效果将在下文中进一步说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一所述方法的流程图。

图2为本发明实施例一所述高压架空线系统结构图。

图3为本发明实施例二所述方法的流程图。

图中元件标记：

1-第一等值电源，2-第一母线，3-被保护线路，4-第二母线，5-第二等值电源，6-第一继电保护装置，7-第二继电保护装置。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

如图1所示，本发明实施例一提供一种高压架空线断线保护识别方法，其基于图2所示的高压架空线系统结构，参阅图2，所述高压架空线系统包括第一等值电源1、第一母线2、被保护线路3第二母线4、第二等值电源5、第一继电保护装置6和第二继电保护装置7，所述第一等值电源1与第一母线2相连，所述第一母线2通过被保护线路3与第二母线4相连，所述第二母线4与第二等值电源5相连；所述第一继电保护装置6安装在第一母线2出口处，所述第二继电保护装置7安装在第二母线4出口处。

其中，电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。

基于以上高压架空线系统结构，考虑被保护线路具有三个独立的高频通道，每一个高频通道采用“相-地”耦合方式，其中，载波通道的工作方式为正常有高频电流方式，即在正常运行时，发信机处于发信状态，即存在高频电流信号。被保护线路的继电保护装置按固定采样周期采集电流信息，所述电流信息包括三相高频电流信息及线路电流信息。

参阅图1，实施例一所述高压架空线断线保护识别方法具体包括如下步骤：

s11获取被保护线路的电流信息；

s12判断所述电流信息是否存在高频电流信号；设置载波通道可用性标志位sφ(φ＝a,b,c)，1表示通道正常，0表示通道断开；

s13若存在高频电流信号，即sφ＝1，则确定所述被保护线路正常工作；

s14若不存在高频电流信号，则根据所述电流信息计算相电流幅值并根据所述相电流幅值和电流整定值iset(φ＝a,b,c)的对比结果判断所述被保护线路是否发生断线故障。

其中，所述步骤s14中根据所述相电流幅值和电流整定值的对比结果判断所述被保护线路是否发生断线故障包括：

s141若所述相电流幅值小于所述电流整定值，则判定发生断线故障；

s142若所述相电流幅值大于等于所述电流整定值，则判定发生断线没有故障。

例如，设置第一继电保护装置正向30％距离处发生a相断线故障(图2中f1)。对于第一继电保护装置，第一继电保护装置发出跳闸指令动作于本侧断路器跳闸；对于第二继电保护装置，第二继电保护装置发出跳闸指令动作于本侧断路器跳闸，即断线故障切除。

又例如，设置第二继电保护装置反向出口发生a相断线故障(图2中f2)。由于区外故障，被保护线路的高频通道正常。对于第一继电保护装置，sa＝1，第一继电保护装置不动作；对于第二继电保护装置，sa＝1，第二继电保护装置不动作，即区外故障不误动。

具体而言，在线路发生短路故障时，由于传输通道高频衰减很多，可能导致高频通道断开，为了避免将短路故障误判为断线故障，本实施例方法采样电流信息并引入电流幅值判据，将电流幅值与电流整定值进行比较形成电流判据。结合高频电流信号和所述电流判据，综合判断被保护线路是否发生断线故。

本实施例利用了线路原有的电力线载波通道，在不增加设备投资的情况下，实现了高压架空线路断线故障识别。

其中，电流整定值在继电保护判断跳闸时与实际电流相对比的标准值，电流整定值是人为规定，根据电路、电网承受能力计算出的值。

如图3所示，本发明实施例二提供另一种高压架空线断线保护识别方法，包括如下步骤：

s21获取被保护线路的电流信息；

s22根据所述电流信息计算相电流幅值；

s23将所述相电流幅值和电流整定值进行对比；

s24若所述相电流幅值大于等于所述电流整定值，则确定所述被保护线路正常工作；

s25若所述相电流幅值小于所述电流整定值，则判断所述电流信息是否存在高频电流信号，根据是否存在高频电流信号判断所述被保护线路是否发生断线故障。

其中，所述步骤s25中根据是否存在高频电流信号判断所述被保护线路是否发生断线故障包括：

s251若存在高频电流信号，则确定所述被保护线路正常工作；

s252若不存在高频电流信号，则根据所述电流信息计算相电流幅值，并根据所述相电流幅值和电流整定值的对比结果判断所述被保护线路是否发生断线故障。

具体而言，实施例二所述方法与实施例一所述方法类似，都是采样电流信息并引入电流幅值判据，将电流幅值与电流整定值进行比较形成电流判据。结合高频电流信号和所述电流判据，综合判断被保护线路是否发生断线故。因此实施例二方法的其他未详述内容可参阅实施例一方法获得，此处不再赘述。

其中，所述电流整定值通过以下公式计算得到：

iset＝krelic

其中，krel＝1.1～1.2，ic为被保护线路的电容电流。

本发明实施例三还提供一种用于实现第一方面所述高压架空线断线保护识别方法的装置，其特征在于，包括：

继电保护装置，被配置为获取被保护线路的电流信息；

信号处理单元，被配置为判断所述电流信息是否存在高频电流信号；

若存在高频电流信号，则确定所述被保护线路正常工作；

若不存在高频电流信号，则根据所述电流信息计算相电流幅值，并根据所述相电流幅值和电流整定值的对比结果判断所述被保护线路是否发生断线故障。

需说明的是，对于实施例三公开的装置而言，由于其与实施例一公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本发明实施例四还提供一种用于实现第二方面所述的高压架空线断线保护识别方法的装置，包括：

继电保护装置，被配置为获取被保护线路的电流信息；

计算单元，被配置为根据所述电流信息计算相电流幅值；

比较单元，被配置为将所述相电流幅值和电流整定值进行对比；

判断单元，被配置为响应于所述相电流幅值大于等于所述电流整定值，则确定所述被保护线路正常工作；并且，响应于所述相电流幅值小于所述电流整定值，则根据是否存在高频电流信号判断所述被保护线路是否发生断线故障。

需说明的是，对于实施例四公开的装置而言，由于其与实施例二公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

通过以上实施例的描述可知，在线路发生短路故障时，由于传输通道高频衰减很多，可能导致高频通道断开，为了避免将短路故障误判为断线故障，需要采样电流信息并引入电流幅值判据，将电流幅值与电流整定值进行比较形成电流判据。以上技术方案利用断线故障的同时将导致载波通道断开这一特点，将电力载波机的高频电流信号接入继电保护装置，结合电流幅值判据，可以实现断线故障识别。该方法直接对载波通道进行检测，不受线路传输功率对保护可靠性的影响，解决了在轻载或空载情况下断线故障难以识别的问题。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。