[发明专利]一种利用暂态能量的交流输电线路故障选相方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用暂态能量的交流输电线路故障选相方法，属电力系统继电保护技术领域。

背景技术

高压交流输电线路发生故障后，准确快速地选择出故障相别对于保证继电保护装置的正确动作、有选择地切除故障相具有非常重要的意义。目前，保护广泛采用的选相原理可分为：利用工频量的传统选相原理^[1]和利用暂态量的选相原理。传统故障选相主要是基于工频量，采用突变量选相与稳态量选相相结合的方案，其性能相对稳定，但速动性受自身原理限制；利用暂态量的选相元件配合行波保护或边界保护，可以满足超、特高压输电线路快速切除故障的要求。

行波选相元件^[2]作为重要的暂态量选相元件，其动作原理是建立在故障产生的暂态行波理论基础上的，由于不同故障类型下的暂态行波中包含有故障类型信息，因此可用于实现故障选相^[3]。为消除三相电流之间的耦合，采用模量电流作为判据所需的电气量。但其不同故障类型下模电流之间的相对关系是利用故障点处的边界条件得到的，当发生接地故障时，由于线、零模分量的衰耗不同，使得在故障点成立的对应关系在保护量测处不再严格成立，特别是在线路末端故障时，很可能误选。利用模电流和相电流的相对关系^[4]进行故障选相可以克服零模衰耗带来的影响，但是利用首波头的行波选相原理都存在弱故障下灵敏度低的问题，利用暂态能量可以有效解决上述问题。

 

参考文献：

[1]      吴大立，尹项根，胡玉峰，张哲.高压线路保护实用选相方案[J].电力系统自动化，2007，31(17)：50-54.

[2]      葛耀中．新型继电保护和故障测距的原理与技术[M]．西安：西安交通大学出版社，2007．

[3]      董新洲，葛耀中．基于小波变换的行波故障选相研究：第1部分 理论基础[J].电力系统自动化，1998，22(12)：24-26,33.

[4]      束洪春，司大军，等.小波变换应用于暂态初始行波分析及故障选线选相[J].云南水力发电，2002，18(2)：6-9。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用暂态能量的交流输电线路故障选相方法，该方法在大部分故障下可以准确选出故障相，在极少数故障下可能出现漏选相，但从综合重合闸的角度，仍能为断路器的动作提供可靠依据。

本发明将交流线路故障的电流行波作小波变换，计算三相电流和模电流的能量，通过比较其相对关系，提取其所包含的故障类型信息，实现暂态量选相。

本发明的技术方案为：

1)当交流线路保护的突变量启动元件检测到故障后启动，记录三相电流行波波形；

2)利用式(1)提取三相电流行波的故障分量，并取故障后1ms时窗内的数据Δi_p(k)：

Δi_p(k)= i_p(k)+ Δi_p(k-N/2)                          (1)

式中，p取A或B或C，分别对应三相电流；k取第1，2，3，···，n个采样点，N为工频周期对应采样点数；Δi_p(k)为相电流故障分量，i_p(k)为采集到的电流；

3)将三相电流行波的故障分量Δi_A(k)、Δi_B(k)和Δi_C(k)代入到扩展的karrenbauer变换公式(2)，得到故障电流的零模分量Δi₀(k)和三个线模分量Δi_α(k)、Δi_β(k)和Δi_γ(k)：

                            (2)