[发明专利]一种带并联电抗器的输电线路永久性故障判别方法

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，尤其涉及带并联电抗器输电线路的单相自适应重合闸技术，特别是一种带并联电抗器的输电线路永久性故障判别方法。 

背景技术

随着输电电压等级的提高，相间绝缘距离的增大，超/特高压输电线路以单相瞬时性故障为其主要故障形式，但是当前的单相重合闸的动作存在一定的盲目性，不管是瞬时性故障还是永久性故障，都是经固定时限后自动重合，由此导致重合于永久性故障给电力系统带来比正常短路还要严重的二次冲击，这严重威胁着主要电气设备的安全和电力系统的安全稳定运行。为了避免重合闸动作的盲目性，就必须做到重合闸前确定输电线路是瞬时性故障还是永久性故障，由故障性质的判断结果决定重合闸的动作与否，即自适应重合闸。 

自适应重合闸的核心问题就是区分瞬时性故障和永久性故障，相关研究已经取得了一定的成果，其研究成果目前主要分为两大类：1)基于故障相恢复电压特性；2)基于瞬时性故障电弧特性。前者利用了电容耦合电压特性来区分瞬时性故障和永久性故障，其灵敏度和耐过渡电阻能力受线路长度影响；后者主要利用故障暂态高频信号特征来区分瞬时性故障和永久性故障，其判别精度与电弧熄弧过程、高频信号获取精度以及故障状态密切相关，判别不可靠， 难以实用化。 

对于带并联电抗器的输电线路来说，由于并联电抗器的补偿作用，断开相电容耦合电压较低，不容易准确获取故障相电压，导致基于故障相恢复电压特性的判别方法无法有效应用。基于瞬时性故障电弧特性的判别方法要利用故障相电压，其判别精度与可靠性直接受故障相电压量获取精度和可靠性的影响。 

此外，对于带并联电抗器的输电线路来说，利用并联电抗器侧电流互感器精确获取断开相电流不存在困难，但是瞬时性故障时的低频振荡分量大，使得利用工频电流分量的判别方法难以快速确定故障性质，判别时间长达上百毫秒(ms)，不利于快速重合闸的应用。 

因此，针对带并联电抗器输电线路的故障特点，需要研究原理简单、易于实现的单相故障性质快速判别方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种带并联电抗器的输电线路永久性故障判别方法，它能够克服现有输电线路单相故障性质判别方法应用于带并联电抗器输电线路的缺陷。 

本发明的原理基于参数识别思想。对于线性电网络而言，网络的响应取决于网络的结构，元件参数以及激励。如果已知网络的结构和激励，由其响应可以求解出网络元件参数R、L、C，即为网络参数识别。本发明通过建立基于瞬时性故障(故障点消失后)网络的参数识别方程，以输电线路并联电抗器和中性点小电抗电感参数为待求参数，根据求解的相应电感参数与真实参数的比较来区别输电线路的瞬时性故障和永久性故障，从而决定输电线路是否需要重合闸。该方法基本不受过渡电阻、故障位置及负荷电流的影响。 

基于上述参数识别思想，本发明的技术方案是这样实现的，一种带并联电抗器的输电线路永久性故障判别方法，基于输电线路MN，其两端带并联电抗器或一端带并联电抗器；假定N侧带并联电抗器，该并联电抗器具有中性点小电抗，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤1，采集输电线路N侧三相电压u_na、u_nb、u_nc，三相电流i_al、i_bl、i_cl，以及并联电抗器三相电流i_nax、i_nbx、i_ncx和中性点小电抗器电流i_n0，确定输电线路的单相故障相和健全相； 

步骤2，将健全相电压、健全相电流、三相并联电抗器电流和中性点小电抗器电流以及系统参数，代入参数识别方程A₁L_n1+A₂L₀₁＝B，其相应的离散形式参数识别方程为A_1kL_n1+A_2kL₀₁＝B_k，待求参数为L_n1、L₀₁，其中：L_n1、L₀₁分别为N侧并联电抗器及其中性点小电抗器电感值，A_1k，A_2k为第k个采样时刻对应的系数值，k为采样周期的计数，k＝1，2，...，n，n为最小二乘参数估计冗余算法所需采样数据的数据窗长度，构建矩阵方程组AX＝B，其中