[发明专利]非全相运行方式下的输电线路负序方向纵联保护方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别涉及一种非全相运行方式下的输电线路负序方向纵联保护方法。

背景技术

输电线路担负着传送电能的重要任务，其故障直接威胁到电力系统的安全运行，因此，快速灵敏地诊断故障发生、有选择性地可靠切除故障线路的继电保护技术得到了快速发展。由于输电线路的重要性，主保护主要采用能够实现全线速切的差动保护、方向纵联保护、高频距离保护、相差高频保护等；后备保护主要采用距离保护、零序电流保护、过电流保护等。

在电力系统中，负序方向纵联保护具有悠久的历史和丰富的运行经验，是方向纵联保护中非常重要的一种，它通过比较保护安装处的负序电流与线路侧负序电压的相对相位，判断故障方向。负序分量是一种存在于故障全过程的故障分量，因此负序方向纵联保护可以可靠地反应不对称故障的全过程，不受振荡的影响，不受平行线零序互感的影响。

但也存在两个主要缺点：1)不能可靠反应三相短路；2)在非全相运行状态下再故障时不能可靠动作。针对第一个缺点，文献(中国发明专利：特高压输电线路的负序方向纵联保护方法，申请号：200710056724.8)，基于实际系统中的三相短路初瞬间会出现的不对称，提出了一种新的保护算法，使得负序纵联方向保护也能反应三相短路；但不能解决非全相运行状态下再故障时负序方向纵联保护不能可靠动作的问题。

输电线路的非全相运行方式主要指：线路单相接地短路后，故障相断路器跳闸至重合闸之间的过程；导线一相或两相断线；断路器在合闸过程中三相触点不同时接通等情况。在非全相运行方式下，线路中将存在负序分量；当再故障时，负序方向纵联保护将拒动，因此传统做法是在非全相运行方式下将负序方向纵联保护退出运行，而切换成相差高频保护。这种做法导致了相应的微机保护装置复杂，可靠性降低，制约了负序方向纵联保护在电力系统中的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出了一种适用于非全相运行方式下的输电线路负序方向纵联保护方法。该方法利用系统正常运行、非全相运行和非全相再故障后，三个阶段的相电压相量和电流相量，构造计算负序电压和负序电流；在计算过程中抵消非全相运行时系统中存在的负序分量，实现了非全相运行再故障情况下，负序方向元件能够正确判断故障方向，使得负序方向纵联保护可以适用，无需切换成相差高频保护，降低了负序方向纵联微机保护的复杂性，提高了保护整体的可靠性，具有很高的实用价值。

本发明的非全相运行方式下的输电线路负序方向纵联保护方法，包括以下步骤：

1)电力系统正常运行时，测量并记录被保护输电线路两端各线路电流、线路侧各相电压，作为输入量，即：

线路侧各相电压相量线路相电流相量

其中为相别：A相、B相或C相任一种；

2)采用常规的相电流突变量启动判据，检测故障是否发生：

其中k₁为固定门槛系数，取值0.2；I_N为系统正常运行时相电流额定值；相电流突变量定义为：

为相电流波形第k个采样点；N为相电流整周期采样点数；分别为超前采样点一个周波和两个周波的采样点；

3)如果启动判据成立，则分别计算被保护输电线路两端负序电压和负序电流的相位，并根据下式判定每一端故障为正向还是反向(两端计算方法相同，以一端为例)：

正向动作判据为：

反向动作判据为：

其中负序电流负序电压的计算公式如下：