專利名稱：一種同桿并架雙回輸電線路繼電保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種同桿并架雙回輸電線路繼電保護(hù) 方法，也可用于其它類型遠(yuǎn)距離輸電線路。
背景技術(shù)：
輸電線路分相電流差動(dòng)保護(hù)(以下簡稱差動(dòng)保護(hù))是指按相分別比較線路兩側(cè)各 相電流的差值，來判斷輸電線路是否發(fā)生故障的一種方法。如果兩側(cè)電流某相的差值超過 預(yù)先所設(shè)定的動(dòng)作值，則表明該相線路內(nèi)部發(fā)生了故障，線路兩端的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，將 該故障相切除。差動(dòng)保護(hù)的原理圖如圖1所示，圖中M、N為兩側(cè)母線。差動(dòng)保護(hù)的原理表達(dá)式如下
(2)式中〗M、h為線路兩端的電流相量；K為制動(dòng)系數(shù)；Idz為所設(shè)定的差動(dòng)電流 動(dòng)作門檻，Ιμ + ·&稱為差動(dòng)電流。當(dāng)式(1)和式(2)同時(shí)滿足時(shí)，繼電保護(hù)裝置判斷為內(nèi)部
發(fā)生了故障，跳開線路的兩端。(1)高壓輸電線路存在的電容電流補(bǔ)償問題高壓輸電線路通常距離較長，而且在相對(duì)相、相對(duì)地之間存在著較大的分布電容， 這使得高壓輸電線路正常運(yùn)行時(shí)，線路上將流過較大的電容電流。如果不計(jì)這部分電容電 流的話，由線路兩側(cè)電流計(jì)算得到的差動(dòng)電流會(huì)將這部分電容電流包含在內(nèi)，這樣可能造 成線路外部故障時(shí)保護(hù)誤動(dòng)作。因此在運(yùn)用分相電流差動(dòng)保護(hù)時(shí)必須考慮電容電流對(duì)差動(dòng) 保護(hù)的影響。為簡化說明，將線路對(duì)地分布電容等效為線路首尾兩個(gè)電容的形式，如圖2所示。圖2中，當(dāng)正常運(yùn)行或發(fā)生外部短路時(shí)，若計(jì)算差動(dòng)電流時(shí)不補(bǔ)償電容電流，差動(dòng)
電流計(jì)算結(jié)果如下 式中〗eM、Iav為線路兩端的電容電流相量。顯然，實(shí)際輸電線路中電容電流的存在使得輸電線路在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)， 差動(dòng)電流不再為零，而等于線路的電容電流。當(dāng)電容電流較大時(shí)可能導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。因 此，在實(shí)際差動(dòng)保護(hù)方案中需考慮電容電流的補(bǔ)償問題。在傳統(tǒng)的單回輸電線路中，均假設(shè)線路對(duì)地電容和線間電容值為固定值，電流差 動(dòng)保護(hù)一般采用半補(bǔ)償或者全補(bǔ)償?shù)姆绞絹硌a(bǔ)償電容電流。需要指出的是，在實(shí)際運(yùn)用中 輸電線路的正、負(fù)電容參數(shù)相等，但與零序電容參數(shù)存在較大差異，因此電容電流補(bǔ)償都是按正、負(fù)序和零序來分別補(bǔ)償。(2)實(shí)際輸電線路的電容隨運(yùn)行環(huán)境實(shí)時(shí)變化在現(xiàn)有實(shí)際工程運(yùn)用中，都是采用固定的正負(fù)零序電容值來計(jì)算輸電線路需要補(bǔ)償?shù)碾娙蓦娏?，該固定值一般多為設(shè)計(jì)值或者為某一固定環(huán)境下的測(cè)量值。但是實(shí)際輸電 線路的正負(fù)零序電容是隨著環(huán)境的變化而變化的，比如輸電線路在天氣及空氣潔凈度等不 一樣的情況下電容的變化很大。因此現(xiàn)有輸電線路的電容使用設(shè)計(jì)值或者某一固定環(huán)境下 的測(cè)量值進(jìn)行補(bǔ)償實(shí)際是不準(zhǔn)確的，特別是當(dāng)運(yùn)行環(huán)境變化較大時(shí)，對(duì)差動(dòng)保護(hù)會(huì)造成較 大的影響。(3)同桿并架雙回輸電線路運(yùn)行方式不同零序電容變化很大同桿并架雙回輸電線路和單回線路不一樣，一般存在三種典型的運(yùn)行方式兩回 線同時(shí)運(yùn)行、一回線運(yùn)行另外一回線掛地檢修和一回線單獨(dú)運(yùn)行另外一回線斷開。對(duì)于這 三種不同的運(yùn)行方式，每回線的正負(fù)序電容和零序電容都會(huì)發(fā)生變化，其中正負(fù)序電容變 化很小，而零序電容隨運(yùn)行方式的變化非常明顯。下面以恩施到水布埡的同桿并架雙回線 的實(shí)際模型為例，測(cè)試不同運(yùn)行方式下的第一回線零序電容如下同桿并架雙回線同時(shí)運(yùn)行時(shí)的零序電容為
1 *0 MkAC0 =---= 0.006mF / km
314*500A:F*1.414*156yb7同桿并架雙回線一回線運(yùn)行，另一回線斷開時(shí)零序電容為C0 =-1.732*0.159^4-= Q0079uF ！ ^同桿并架雙回線一回線運(yùn)行，另一回線掛地檢修時(shí)零序電容為
γ π ρ\.12,2*QAiekAΛ Γ/7Cn =-= 0.0088 尸 / km
0 314*500砍*1.414*156—從上面可以看出，同桿并架雙回線路在不同運(yùn)行方式時(shí)，零序電容有較大變化。如 果簡單按照某一種方式下的零序電容值進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，不能考慮同桿雙回線路在運(yùn)行方式下 零序電容的變化，會(huì)產(chǎn)生的補(bǔ)償過度或者補(bǔ)償不足問題，導(dǎo)致區(qū)外故障情況下的保護(hù)誤動(dòng) 的情況；如果考慮多組補(bǔ)償值在不同運(yùn)行方式下切換又不很方便，而且在運(yùn)行中如果運(yùn)行 方式突然變換，要判斷運(yùn)行方式還有一定的難度。因此，為了在防止因零序電容電流造成分 相電流差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，同時(shí)提高差動(dòng)保護(hù)反應(yīng)內(nèi)部故障的靈敏度，同桿并架雙回線路差動(dòng) 保護(hù)需采用新的配置方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有差動(dòng)保護(hù)的不足，提供一種同桿并架雙回輸電線 路繼電保護(hù)方法，用以克服輸電線路的差動(dòng)保護(hù)方案受不同運(yùn)行環(huán)境影響的缺點(diǎn)，還可以 克服同桿并架雙回輸電線路受不同運(yùn)行方式影響的缺點(diǎn)，以便正確反映同桿并架雙回線路 的各種區(qū)內(nèi)外故障。本發(fā)明的同桿并架雙回輸電線路繼電保護(hù)方法的實(shí)現(xiàn)步驟為第1步計(jì)算輸電線路的正負(fù)零序電容；第2步運(yùn)用第1步所得的正負(fù)零序電容，對(duì)輸電線路兩端的正負(fù)零序電流分別進(jìn) 行電容電流補(bǔ)償，計(jì)算補(bǔ)償后的正負(fù)零序電流；
第3步運(yùn)用第2步中所得補(bǔ)償后的正負(fù)零序電流構(gòu)建差動(dòng)保護(hù)作為主判據(jù)；第4步構(gòu)建閉鎖判據(jù)；第5步運(yùn)用第3步和第4步所得的主判據(jù)和閉鎖判據(jù)組建新型的差動(dòng)保護(hù)方案；其中所述第4步的閉鎖判據(jù)由第2步得到的正、負(fù)序電流所構(gòu)建的差動(dòng)保護(hù)構(gòu)成。所述第1步中的正負(fù)序電容式按照輸電線路正常運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算正序電容的實(shí)時(shí)計(jì)算如下 上式中j表示虛數(shù)算子，w表示輸電線路中穩(wěn)態(tài)電壓或電流的角頻率，X代表輸電 線路的ABC三相中的某一相，表示X相M側(cè)電流，I7vx表示X相N側(cè)電流，表示X相M 側(cè)電壓，^VI表示X相N側(cè)電壓，M、N表示輸電線路的兩側(cè)母線。單回輸電線路的零序電容采用設(shè)計(jì)值或者某一環(huán)境下的測(cè)量值。同桿并架雙回輸電線路的零序電容采用同桿并架雙回線最常用的運(yùn)行方式下的 零序電容設(shè)計(jì)值或測(cè)量值。本發(fā)明方法在常規(guī)的差動(dòng)保護(hù)方案上添加了閉鎖方案，組建了一種新型的差動(dòng)保 護(hù)方案，該差動(dòng)保護(hù)方案能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量線路的正負(fù)序電容，對(duì)正負(fù)序電流進(jìn)行更精確地電 容電流補(bǔ)償，因閉鎖判據(jù)只用到了正負(fù)序電流，所以該方案可以避開輸電線路運(yùn)行環(huán)境變 化對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響，也可以避開了同桿并架雙回輸電線路因運(yùn)行方式變化對(duì)差動(dòng)保護(hù)造 成的不良影響，真正避免了區(qū)外故障誤動(dòng)情況，提高了差動(dòng)保護(hù)的準(zhǔn)確性和可靠性。


圖1為差動(dòng)保護(hù)原理示意圖。圖2為線路外部故障示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的同桿并架雙回輸電線路繼電保護(hù)方法，的實(shí)現(xiàn)步驟為第1步計(jì)算輸電線路的正負(fù)零序電容；第2步運(yùn)用第1步所得的正負(fù)零序電容，對(duì)輸電線路兩端的正負(fù)零序電流分別進(jìn) 行電容電流補(bǔ)償，計(jì)算補(bǔ)償后的正負(fù)零序電流；第3步運(yùn)用第2步中所得補(bǔ)償后的正負(fù)零序電流構(gòu)建差動(dòng)保護(hù)作為主判據(jù)；第4步構(gòu)建閉鎖判據(jù)；第5步運(yùn)用第3步和第4步所得的主判據(jù)和閉鎖判據(jù)組建差動(dòng)保護(hù)方案；其中所述第4步的閉鎖判據(jù)由第2步得到的正、負(fù)序電流所構(gòu)建的差動(dòng)保護(hù)構(gòu)成。所述第1步中的正負(fù)序電容式按照輸電線路正常運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算正序電容和負(fù)序電容相等，正序電容的實(shí)時(shí)計(jì)算如下 上式中j表示虛數(shù)算子，w表示輸電線路中穩(wěn)態(tài)電壓或電流的角頻率，X代表輸電線路的ABC三相中的某一項(xiàng)，表示X相M側(cè)電流，表示X相N側(cè)電流，^mx表示X相M 側(cè)電壓，^^表示X相N側(cè)電壓，Μ、N表示輸電線路的兩側(cè)的母線。單回輸電線路的零序電容采用設(shè)計(jì)值或者運(yùn)行環(huán)境下的測(cè)量值。 同桿并架雙回輸電線路的零序電容采用同桿并架雙回線最常用的運(yùn)行方式下的 零序電容設(shè)計(jì)值或測(cè)量值。本發(fā)明根據(jù)同桿并架雙回輸電線路兩端的正負(fù)序電流構(gòu)建了新的一組差動(dòng)電流 和制動(dòng)電流。下面以同桿并架雙回輸電線路第一回輸電線路為例更加詳細(xì)說明本發(fā)明，但 以下實(shí)施例僅是說明性的，本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限制，它可以適用于其它輸電線路 的其它情形。本發(fā)明涉及的參數(shù)計(jì)算主要包括實(shí)時(shí)計(jì)算輸電線路的正負(fù)序電容C1 ；傳統(tǒng)差動(dòng) 電流Id和傳統(tǒng)制動(dòng)電流Ims ；基于正序和負(fù)序電流構(gòu)建的新型差動(dòng)電流Γ d和新型制動(dòng)電 流Γ res ；下述舉一例予以說明各個(gè)參數(shù)的計(jì)算方法，其中制動(dòng)方式以和差制動(dòng)為例，電容 電流補(bǔ)償以半補(bǔ)償為例。1.根據(jù)輸電線路正常運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算輸電線路的正負(fù)序電容。因?yàn)榫€路正常運(yùn) 行時(shí)只存在正序電流，因此各相電流就是正序電流，各相電壓也就是正序電壓，故正序電容 的實(shí)時(shí)計(jì)算如下，以A相為例 表示A相M側(cè)電流，)糊表示A相N側(cè)電流，Ima轟示A相M側(cè)電壓；擬表示A 相N側(cè)電壓，M、N表示輸電線路的兩側(cè)母線。2.根據(jù)同桿并架雙回輸電線路的第一回輸電線路的M端的正序電流〗M1，負(fù)序電 流)M2，零序電流，正序電壓L^1，負(fù)序電壓 /:，零序電壓C/^ ;Ν端的正序電流;;Μ，負(fù)序 電流，零序電流Im3，正序電壓,負(fù)序電壓，零序電壓C/:；；第一回輸電線路的實(shí) 測(cè)正序電容C1 ；在最常運(yùn)行方式下第一回輸電線路的零序電容Ctl ；計(jì)算傳統(tǒng)的差動(dòng)電流和 制動(dòng)電流，A相為特殊相經(jīng)電容電流補(bǔ)償后M側(cè)正負(fù)零序電流分別為 /二表示經(jīng)電容電流補(bǔ)償后的M側(cè)的正序電流，/二2表示經(jīng)電容電流補(bǔ)償后的M側(cè)的
負(fù)序電流，/；^表示經(jīng)電容電流補(bǔ)償后的M側(cè)的零序電流。經(jīng)電容電流補(bǔ)償后N側(cè)正負(fù)零序電流分別為
/m表示經(jīng)電容電流補(bǔ)償后的N側(cè)的正序電流，表示經(jīng)電容電流補(bǔ)償后的N側(cè)的 負(fù)序電流，表示經(jīng)電容電流補(bǔ)償后的N側(cè)的零序電流。3.根據(jù)同桿并架雙回輸電線路的第一回輸電線路的M端補(bǔ)償后的正序電流‘，負(fù)
序電流/二，零序電流/；^，N端補(bǔ)償后的正序電流，負(fù)序電流/二零序電流/二構(gòu)建差動(dòng)保
護(hù)的主判據(jù)，A相為特殊相ABC三相的差動(dòng)電流分別為 上式中IdA表示A相差動(dòng)電流，IdB表示B相差動(dòng)電流，Idc表示C相差動(dòng)電流，S為 轉(zhuǎn)換矩陣。 ABC三相的制動(dòng)電流分別為 上式中Imsa表示A相制動(dòng)電流，IresB表示B相制動(dòng)電流，Iresc表示C相制動(dòng)電流。A相主判據(jù)Itw ≥ IdzAId,≥ K*IresA上式中IdzA為整定門檻值，K為制動(dòng)系數(shù)。如果上面兩式同時(shí)滿足，主判據(jù)動(dòng)作。4.根據(jù)同桿并架雙回輸電線路的第一回輸電線路的M端補(bǔ)償后的正序電流,夂，
負(fù)序電流/二2，N端補(bǔ)償后的正序電流,丨，負(fù)序電流構(gòu)建閉鎖判據(jù)，A相為特殊相
ABC三相的新差動(dòng)電流分別為
上式中I' &表示A相基于正負(fù)序電流的差動(dòng)電流，Γ dB表示B相基于正負(fù)序電 流的差動(dòng)電流，I' &表示C相基于正負(fù)序電流的差動(dòng)電流。ABC三相的新制動(dòng)電流分別為 上式中I' 表示A相基于正負(fù)序電流的制動(dòng)電流，Γ 表示B相基于正負(fù)序 電流的制動(dòng)電流，r 表示C相基于正負(fù)序電流的制動(dòng)電流。A相閉鎖判據(jù) 上式中I' dzA為整定門檻值，K'為制動(dòng)系數(shù)。如果上面兩式同時(shí)滿足，開放A相 主判據(jù)，如果不同時(shí)滿足則閉鎖A相主判據(jù)。5.運(yùn)用第3步的主判據(jù)及第4步的閉鎖判據(jù)組建新型差動(dòng)保護(hù)方案如下，以A相 為例A相主判據(jù) 上式中IdzA為整定門檻值，K為制動(dòng)系數(shù)。如果上面兩式同時(shí)滿足，主判據(jù)動(dòng)作。A相閉鎖判據(jù) 上式中I' dzA為整定門檻值，K'為制動(dòng)系數(shù)。如果上面兩式同時(shí)滿足，開放A相 主判據(jù)，如果不同時(shí)滿足則閉鎖A相主判據(jù)。以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所 公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保 護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種同桿并架雙回輸電線路繼電保護(hù)方法，其特征是其實(shí)現(xiàn)步驟為第1步計(jì)算輸電線路的正負(fù)零序電容；第2步運(yùn)用第1步所得的正負(fù)零序電容，對(duì)輸電線路兩端的正負(fù)零序電流分別進(jìn)行電容電流補(bǔ)償，計(jì)算補(bǔ)償后的正負(fù)零序電流；第3步運(yùn)用第2步中所得補(bǔ)償后的正負(fù)零序電流構(gòu)建差動(dòng)保護(hù)作為主判據(jù)；第4步構(gòu)建閉鎖判據(jù)；第5步運(yùn)用第3步和第4步所得的主判據(jù)和閉鎖判據(jù)組建差動(dòng)保護(hù)方案；其中所述第4步的閉鎖判據(jù)由第2步得到的正、負(fù)序電流所構(gòu)建的差動(dòng)保護(hù)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同桿并架雙回輸電線路繼電保護(hù)方法，其特征在于所述第1 步中的正負(fù)序電容式按照輸電線路正常運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算正序電容的實(shí)時(shí)計(jì)算如下 · 上式中j表示虛數(shù)算子，W表示輸電線路中穩(wěn)態(tài)電壓或電流的角頻率，X代表輸電線路 的ABC三相中的某一項(xiàng)，表示X相M側(cè)電流，Iax表示X相N側(cè)電流，hwM示X相M側(cè) 電壓表示X相N側(cè)電壓，M、N表示輸電線路的兩側(cè)的母線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同桿并架雙回輸電線路繼電保護(hù)方法，其特征在于單回輸 電線路的零序電容采用設(shè)計(jì)值或者運(yùn)行環(huán)境下的測(cè)量值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同桿并架雙回輸電線路繼電保護(hù)方法，其特征在于同桿并 架雙回輸電線路的零序電容采用同桿并架雙回線最常用的運(yùn)行方式下的零序電容設(shè)計(jì)值 或測(cè)量值。
全文摘要
一種同桿并架雙回線路差動(dòng)保護(hù)方法，涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)研究及工程應(yīng)用領(lǐng)域。本差動(dòng)保護(hù)由主判據(jù)和閉鎖判據(jù)構(gòu)成，主判據(jù)為常規(guī)的差動(dòng)保護(hù)，閉鎖判據(jù)為基于正序和負(fù)序電流的差動(dòng)保護(hù)；另外線路的正負(fù)序電容值為實(shí)時(shí)測(cè)量值。這種新型的差動(dòng)保護(hù)可以避免輸電線路電容隨運(yùn)行環(huán)境變化及同桿雙回線路運(yùn)行方式發(fā)生變化后零序電容隨之改變，可能導(dǎo)致的區(qū)外故障誤動(dòng)問題。本發(fā)明適用于同桿并架雙回線路繼電保護(hù)研究及工程應(yīng)用等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02H7/26GK101847863SQ200910061318
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者仇成, 劉毅, 葉龐琪, 夏勇軍, 尹項(xiàng)根, 張侃君, 張哲 , 胡剛, 蘇昊, 董永德, 鄧星, 陳衛(wèi), 陳德樹, 陶騫 申請(qǐng)人:湖北省電力試驗(yàn)研究院;華中科技大學(xué)