[发明专利]一种长线模型故障选相方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术，特别是涉及一种用于高压输电线路故障选相的基于补偿电压计算判别的长线模型故障选相的技术。

背景技术

高压输电线路的故障选相是线路保护尤其是距离保护中的一个重要环节，选相结果的正确与否直接关系到保护动作出口的正确性。在众多的选相方案中，基于稳态量的低电压选相和单点补偿电压选相方案相配合的方法是比较全面的一种，但它只适用于较短线路的故障，而在遇到长线模型时，线路上发生较近处故障时，保护安装处的故障相电压降低的也并不多，所以此时主要依靠补偿电压来进行选相，而单点的补偿电压变化量已经不能反应长线路上任一点发生故障时故障相的特征，所以本发明专利提出了一种基于两点补偿电压计算判别的新型选相方法，并成功应用于自主研发的110KV线路保护装置中，静态模拟实验和动模实验充分证明了该方法在任何长度线路上的可靠性和准确性，不受负荷电流的影响，并适用于高阻接地故障的选相。

迄今为止在众多的微机线路保护装置中，所采用的选相元件主要有以下几种：

1)电流选相元件：确定三相电流的最大值，则该相为故障相，其他相电流的幅值超过它的0.5倍就也被认定为故障相，缺点是受负荷电流和过渡电阻的影响较大。

2)电压选相元件：对接地故障采用三相电压，判据为：对相间故障则采用三个相间电压来判别，可以提高对长线末端故障选相的灵敏度，但对高阻接地故障灵敏度依然不足。还有一种就是专门针对近处故障进行选相的低电压选相元件，直接根据电压幅值的排序和比较来确定故障相别。

3)阻抗选相元件：利用不带零序电流补偿的阻抗继电器进行选相，对高阻故障灵敏度还是不足。

4)序分量选相元件：a.或的分区选相元件，判据为：满足就判为是AG或BCG故障，只适用于接地故障的选相；和比相的选相元件，判据为：可以反映所有的不对称故障，但不能反映三相短路。

5)突变量电流选相元件：例如相电流差突变量选相元件和弱电源侧采用的反映电流和电压的综合突变量符合判据等等，优点是对近处故障很灵敏，不受负荷电流的影响，但不能反映转换性故障。

6)补偿电压突变量选相元件：这也是综合反映故障相电流升高和电压下降的一种选相元件，只不过它将电流和电压突变量综合在一个补偿电压突变量中进行计算，其优缺点与5)类似，灵敏度更高。

7)将4)中的序分量替换为零序补偿电压和负序补偿电压，就构成了另一种分区选相元件，其优点是能在单侧电源线路上发生接地故障时，无源的负荷侧仍能选相。

8)多序电流选相元件：利用特殊相正序故障分量电流和负序故障分量电流进行比相的选相元件。

9)余弦电压Ucos选相元件：适用于相间故障选相，该电压分量反应了相间弧光压降，在相间故障时不会超过额定电压的5％。

10)补偿电压选相元件：区别于6)中的突变量，该选相元件采用的是线路上某一点补偿电压稳态量来进行选相，为阐明本专利所提出的方法，其原理将在下面的“单点补偿电压选相方法”中进行说明。

微机线路保护中所采用的选相方法一般都是以上选相元件中若干元件的组合，而且在故障暂态过程中采用突变量选相元件，进入稳态后运用稳态量选相元件是目前公认的做法。例如利用低电压选相元件对线路近处故障进行选相，而利用补偿电压选相元件对线路中长远处故障进行选相，再辅助以其他的一些判据以增加适应性就是一种稳态量选相方案。而以上所有这些选相元件或微机保护中采用的选相方案考虑的较多的因素有：负荷电流，过渡电阻，弱电源，转换性故障等等，也有些论文提出过适用于振荡过程中再发生故障的选相方法，但还没有提到线路长短对故障选相的影响以及解决的方案。本发明就是在微机线路保护装置的研制过程中由于低电压和补偿电压选相方案在遇到长线模型时遇到困难而提出的一种新的选相方法，并且附加了若干电流辅助判据，从而构成了一种适用于长线模型和高阻故障的新型的选相方法。下面对所提出的方法进行阐述。

现有的单点补偿电压选相方法：

所谓单点补偿电压选相方法指的是利用线路发生短路时根据故障相在某一点的补偿电压比正常运行时下降很多这一特点来进行故障选相的方法。在距离保护中为了提高选相结果对距离I、II、III段的灵敏度，补偿点Y通常选取为距离I段的定值附近，例如取为0.8Z_L处(Z_L为被保护线路全长的正序阻抗，再记保护背侧电源的阻抗为Z_S)。