一种基于单侧电流的半波长线路自由波能量保护选相方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及继电保护领域，具体讲涉及一种基于单侧电流的半波长线路自由波能 量保护选相方法。
【背景技术】：
[0002] 半波长交流输电（Half Wavelength AC Transmission/HWACT)是指输电的电气距 离接近一个工频半波，即3000公里（50周）的超远距离的三相交流输电。在全球能源互联网 概念的框架体系下，半波输电作为一种交流远距离输电技术越来越受到关注。由于半波长 输电线路长度远大于常规输电线路，其电磁波的波动特征表现明显，线路正常运行和故障 情况下的电气特征与常规中短距离输电线路不同，常规线路保护已无法适应半波长线路的 特点和运行要求。
[0003] 自由波能量保护是通过对半波长线路上发生区内外故障后自由波波形特征的分 析，将自由波进行积分，即通过比较故障后自由波能量大小，区分区内外故障。但自由波能 量保护本身不具备选相功能，针对这一问题，本发明提出一种适用于半波长输电的自由波 能量保护选相方法，与自由波能量保护配合，经与逻辑出口，选跳故障相。
【发明内容】
：
[0004] 本发明的目的是提供一种基于单侧电流的半波长线路自由波能量保护选相方法， 通过选相元件与自由波能量保护经与逻辑出口，选跳故障相。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种基于单侧电流的半波长线路自 由波能量保护选相方法，所述自由波能量保护包括自由波能量保护I段、自由波能量保护II 段和自由波能量保护III段;包括：
[0006] 以48点/周波为采样频率采样A、B和C三相电流，并根据其相应相的电流采样值得 到其相应相的电流变化量A iA(t)、A iB(t)和A ic(t);
[0007] 确定滤去基波后的电流变化量采样值；
[0008] 根据滤去基波后的电流变化量采样值进行自由波能量保护I段选择故障相；
[0009] 根据滤去基波后的电流变化量采样值进行自由波能量保护II段选择故障相；
[0010] 根据滤去基波后的电流变化量采样值进行自由波能量保护III段选择故障相；
[0011] 当自由波能量保护I段动作且自由波能量保护I段选择故障相或自由波能量保护 II段动作且自由波能量保护II段选择故障相或自由波能量保护III段动作且自由波能量保 护III段选择故障相，则动作选跳故障相。
[0012] 所述自由波能量保护I段与自由波能量保护I段选择故障相通过与门输出；所述自 由波能量保护II段与自由波能量保护II段选择故障相通过与门输出;所述自由波能量保护 III段与自由波能量保护III段选择故障相通过与门输出；各个输出通过或门连接，选跳故 障相。
[0013] 所述滤去基波后的电流变化量采样值的确定过程包括：
[0014] 按相计算基波a4、^4、At;
[0015 ]令，=|a4 |,化=artg (}
[0016] Alm= Mm r ^g^artgfA/,,,) (1)
[0017] A/C1 叫 A/ri|，<9ri-;irtg(A/n)
[0018]还原基波的采样值：
[0019] A iAi(t) = A Iaicos( ? t+0Ai)
[0020] A iBi(t) = A Ibicos( ? t+0Bi) (2)
[0021] A ici(t) = A Iqcos( ? t+9ci)
[0022] 得到滤去基波后的电流变化量采样值：
[0023] A iA-i(t) = A iA(t)- A iAi(t)
[0024] A iB-：L(t) = A iB(t)_ A iB1(t) (3)
[0025] A iB-：L(t) = A iB(t)_ A iB1(t)
[0026] 其中，t为时间，《为角频率。
[0027] 所述自由波能量保护I段选择故障相的过程为：
[0028] 在第22个采样点之前，利用半波傅氏变换按相计算基波A/^、A/u和A/,,，滤去 基波分量后得到A iA-i(t)、A iB-：L(t)和A i〇：L(t)，并对其按相进行积分：
[0030] 式中，F=A，B，C;I为采样点；
[0031] 在第22个采样点以后，用全波傅立叶数据窗进行滤序；同时，降低定值;即（4)式变 为下式：
[0033] 式(5)中，-2~45共48个逐点按照0.05的步长降低k值，k的初值取5;
[0034] 当满足不等式(4)或(5)的相为故障相。
[0035] 所述自由波能量保护II段选择故障相的过程为：
[0036] 在一个周波后利用全波傅氏变换按相计算基波Al41、和A/tl，滤去基波分量 后得到A iA-dt)、A iB-dt)和A i^U)，并对其按相进行积分：
(6)
[0038] 1 = {4,---,45}
[0039] 式中：师=;F=A，B，C;I为采样点
[0040] 当满足不等式(6)的相为故障相。
[0041] 所述自由波能量保护III段选择故障相的过程为：
[0042]在一个周波后利用全波傅氏变换按相计算基波△/?、和A/C1，滤去基波分量 后得到A iA-dt)、A iB-dt)和A i^U)，并对其按相进行积分：
(6)
[0044] 1 = {4,---,45}
[0045] 式中：.押=;f=a,b,c;i为采样点
[0046] 当满足不等式(6)的相为故障相。
[0047] 所述自由波能量保护I段为快速段;其采取半波傅立叶算法逐点滤序和逐点积分； 在第-2到22个点，逐点采用半波傅氏滤序窗口，计算三相电流变化量A iA(t)、A iB(t)和A ic(t)的零负序变化量相量和;将零负序相量和还原为零负序和的采样值A iAQ2(t)、、A iB02 (t)和A i〇)2(t);利用下面的式(1)将采样值变化量中的零负序成份滤除掉。
[0048] iA(t) = A iA(t)_ A iA〇2(t)
[0049] iB(t) = A iB(t)_ A iB02(t) (1)
[0050] ic(t) = A ic(t)_ A iC02(t)
[0051 ] 在式（1)的基础上构造平方和函数：
[0052] f(t) = /- (/)-f /： (/) + /； (t) (2)
[0053] 对平方和函数差分后取绝对值，得到|df(t)|;对|df(t)|进行积分，从而求取得到 自由波的能量;根据式(3)和式(4)判断自由波能量保护I段的是否动作：
[0054] 2|#(〇j>250 + 2.5max|t//-(〇| {-2,,/?} p<2i (3) iel ，el
[0055] 在第22个采样点后，用全波傅立叶数据窗进行滤序；同时，降低定值；即（3)式变为 下式：
[0056] ⑴| > 150 + .灸m〒|.c|f.(?)| ./= {-2，-"'，:夕} 22 < p S45. .(4).
[0057] 式⑷中，-2~45共48个逐点按照0.05的步长降低k值，k的初值取5。
[0058] 所述自由波能量保护II段采用全波傅氏滤序窗口，将采样值变化量中的零负序成 份滤除掉，其判据公式表达如下：
[0059 ] X K' (^) > 3 〇 + 〇 ? 3 ^ ) +2 max \^f (/) (5 ) i<=I i&J ^
[0060]式中，采集点 1 = {4,…，45} J= {46,…，57}。
[0061]所述自由波能量保护III段依据测距结果和对侧允许命令，改变积分区间；其判据 公式表达如下：
[0062] Z|#W|>8 + 2maxl#(〇| . (6) ml" 说
[0063] 其中，采集点I = {L，…，H}。
[0064] 和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果：
[0065] 利用基于单侧电流的半波长输电的自由波能量保护选相方法，通过对半波长线路 上发生区内外故障后自由波波形特征的分析，将自由波进行积分，即通过比较故障后自由 波能量大小，区分区内外故障;所述方法解决了自由波能量保护由于其保护判据中用到三 相电流的平方和，不能通过自由波能量保护对故障进行选相的问题;本方法按相滤去电流 中的基波分量，并对滤去基波分量后的电流变化量采样值进行积分，积分区间与自由波能 量保护I段、II段、III段中的积分区间配合。选相元件与自由波能量保护经与逻辑出口，选 跳故障相。
【附图说明】
[0066] 图1为本发明实施例的自由波能量保护I段选相计算点的第22点前计算点示意图；
[0067] 图2为本发明实施例的自由波能量保护I段选相计算点的第22~45点计算点示意 图；
[0068] 图3为本发明实施例的自由波能量保护II段和III段计算点示意图；
[0069] 图4为本发明实施例的方法逻辑图。
【具体实施方式】
[0070] 下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0071] 实施例1:
[0072] 本例的发明一种适用于半波长输电的自由波能量保护选相方法，包括：
[0073] (1)自由波能量保护。
[0074] 自由波能量保护I段为快速段。采取半波傅立叶算法逐点滤序、逐点积分。启动元 件动作的第-2到22个点，逐点采用半波傅氏滤序窗口，计算三相电流变化量A iA(t)、A iB (t)、A ic(t)的零负序变化量相量和A& +Ai# A& +A/#、+A/e:2。将零负序相量和还 原为零负序和的米样值△ iAQ2(t)、A iBQ2(t)、A i〇)2(t)。然后，利用下面的式（1)将米样值变 化量中的零负序成份滤除掉。
[0075] iA(t) = A iA(t)_ A iA〇2(t)
[0076] iB(t) = A iB(t)_ A iB02(t) (1)
[0077] ic(t) = A ic(t)_ A iC02(t)
[0078] 在式（1)的基础上构造平方和函数：