[发明专利]特高压输电线路的负序方向纵联保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统输电线路继电保护领域，尤其涉及一种特高压输电线路保护方法。

背景技术

提高线路的电压等级是提高输送能力减少网损提高系统运行稳定性的的重要手段。特高压输电线即电压在1000kV以上的输电线，一般距离很长，分布电容大，与高压输电线不同，特高压输电线继电保护的任务首先是保证不产生不能允许的过电压，并能保证系统稳定。为限制过电压，任何故障下两端切除时间不大于40-50ms(准确数字要通过过电压计算)。

俄罗斯的750kV线路和1150kV线路上采用的两套主保护：一是负序方向高频保护，另一是距离高频和零序方向高频保护。而在单相重合闸周期中则切换为相差高频保护以反应非全相状态下的故障。美国765千伏线路继电保护的配置与此相似。上述有运行经验的保护都是模拟式的，如何用微机实现负序方向元件使其能够用于特高压输电线则需要进一步的研究。

负序方向纵联保护具有悠久的历史和丰富的运行经验。特高压输电线路长，分布电容大，但方向元件的动作范围大、是半个平面，经过大量的分析认为，一般情况下不会影响保护的正确动作：负序方向元件的主要缺点是被认为“不能反应三相短路”。俄罗斯在模拟式保护上实现的负序方向保护，几十年的运行经验表明，这种判断三相短路方向的组合继电器在三相短路时从未拒动过。但是，由于数字滤序比较慢，有文献对这种方法是否适用于微机保护提出了质疑。在苏斌，董新洲等所撰写的论文”短窗算法和快速工频方向元件的研究”(出处：天津电力技术-2001(2).-9-16)以及李斌，李永丽，贺家李所撰写的论文”一种提取基波分量的高精度快速滤波算法”(出处：电力系统自动化-2006.30(10).-39-43)中提出改进的狭窄带通滤波器，并给出保证延时为零的初始值赋予方法，但在要求故障后几个毫秒动作的快速保护中，无法用文献中方法给出准确的初始值，故滤波器的延时情况还有待分析。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种延时很短，对高频信号具有足够滤除能力的特高压快速微机保护的负序方向纵联保护方法，从而使快速负序方向纵联保护在特高压输电线路上的应用成为可能。为此，本发明采用如下的技术方案：

一种特高压输电线路的负序方向纵联保护方法，包括下列步骤：

(1)负序方向元件实时采集发生故障的输电线路的电压值和电流值；

(2)通过二阶RC数字滤波器对采集到的电压值、电流值滤波；

(3)对滤波后的数据利用半波差分付氏算法求出电压矢量和电流矢量(U^&，I^&)；

(4)通过相模变换求出负序电压、电流(U₂^&，I₂^&)；

(5)求出动作角

(6)如果动作角在0°和180°之间，则判断为输电线正方向故障，负序方向

元件动作；否则，判断输电线为反方向故障，负序方向元件不动作。

本发明选用暂态性能明显优于狭窄带通滤波器的二阶RC低通滤波器，结合半波差分付氏算法，能够在保证滤波器快速响应的同时，还具有一定滤除高频分量和衰减直流分量的能力。利用此种滤波方法实现的负序方向保护反方向故障时可靠不动；内部各种不对称故障和转换性故障，都能可靠动作，可在三相短路最初瞬间几毫秒的不对称期间正确滤出负序分量，因而可以捕捉到三相短路瞬间不对称短路，一般在故障后2-3ms内即可判定故障方向(各种故障均可保证在故障后5ms内判定出方向)，延时很短。

附图说明

图1 为本发明的保护方法进行故障判定和继电保护的流程示意图。

图2 1000kv特高压输电线路系统示意图。

图3 N侧反方向两相故障负序方向元件动作特性。

图4 内部两相经400Ω过渡电阻接地故障两侧负序方向元件动作特性。

图5 内部由不称发展起来的三相故障两侧负序方向元件动作特性。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详述。

负序分量存在于不对称故障的全过程，因此，负序方向纵联保护能可靠地反应不对称故障的全过程；不反应线路的负载电流；不受振荡的影响；不受平行线零序互感的影响；因只比较负序电压、电流的相位，故理论上不受过渡电阻的影响；可反应由不对称发展起来的三相故障。负序方向纵联保护的核心元件是负序方向元件。本发明中，负序正向方向元件采用的动作判据为：

负序反向方向元件的动作判据为：