[发明专利]使用传输线路的多终端测量的相位选择

说明书

提供了用于使用电力系统的传输线路的多终端测量进行相位选择的机制。方法包括使用来自传输线路的至少两个终端的测量，从传输线路的所有相位A、B、C获得时间t处的在故障前差动电流测量和故障后差动电流测量之间的Δ差动电流值ΔI_diffA(t)、ΔI_diffB(t)、ΔI_diffC(t)。方法包括在对应的Δ差动电流值的绝对值大于Δ差动电流值的所有绝对值|ΔI_diffA(t)|、|ΔI_diffB(t)|、|ΔI_diffC(t)|中的最小值乘以k时，确定相位A、B或C存在故障，其中，k1是比例因子。

技术领域

本文所提出的实施例涉及用于使用电力系统的传输线路的多终端测量来进行相位选择的机制。

背景技术

因为传输线路提供了在发电机和负载之间传送电力的路径，所以传输线路是配电系统中的至关重要的部分。为了可靠的操作，传输线路理想情况下紧密地互连。例如放松管制的市场环境、经济、通行权许可和环境要求等因素促使了公共设施在传输线路的操作极限附近操作传输线路。任何故障，如果未能检测到并且快速地隔离，将级联成系统范围的扰动，这使得在其极限附近操作的紧密互连的系统大面积断电。传输保护系统被设计为识别故障的位置并且仅隔离故障的部分。对传输线路保护的关键挑战在于可靠地检测和隔离损害系统安全的故障。

影响线路保护的高层因素包括线路的关键程度(在负载转移和系统稳定性方面)、针对系统稳定性的故障清除时间要求、线路长度、向线路馈电的系统、线路的配置(终端的数量、线路的物理结构、并行线路的存在)、线路负载、可用的通信的类型以及各种保护装备的故障模式。针对传输线保护的更详细因素直接解决特定应用的可靠性和安全性。所选择的保护系统应提供冗余以限制设备故障的影响，并提供备选保护以确保可靠性。对于例如雷击等临时故障，可以应用再闭合以使线路维持服务。最大负载电流电平将影响保护功能的灵敏度，并且在某些操作环境期间可能要求调整保护功能的设置。单极跳闸应用会影响距离元件、差动元件以及通信方案的性能要求。传输线路的物理结构也是保护系统应用中的因素。导体的类型、导体的大小和导体的间隔确定线路的阻抗、对短路情况的物理响应、以及线路充电电流。此外，线路终端的数量确定负载和故障电流，这必须由保护系统进行考虑。因为相互耦接会影响由保护性继电器测量到的接地电流，所以并联线路也会影响继电。线路上的抽头变压器或无功补偿设备(例如串联电容器组或并联电抗器)的存在，也会影响保护系统的选择以及实际的保护设备设置。

最广泛使用的用于传输线路的故障保护系统是线路差动保护系统，其仅使用来自电力线路的电流值信息。基于电流的线路差动系统(也被称为线路差动系统)不要求电压测量设备，因为它们在其故障确定中不使用电压值。线路差动系统对于系统中的功率波动以及突发负载变化并不灵敏，并且对于线路上的某些情况(尤其包括零序互耦效应和/或电流倒向)一般更不灵敏或甚至不受其影响。然而，在具有优势的同时，还存在若干显著的劣势，包括依赖于在线路上的本地保护继电器和远程保护继电器之间所需的高的通信信道性能。此外，使用相位电流量的常规线路差动系统被限制在其接地故障电阻覆盖范围中，并且在电流变换器(CT)饱和条件下在安全性上也做出了一定程度的妥协。

众所周知，传输线路的基于零序电流的差动保护能够为高阻抗故障提供完美的灵敏度。但是，基于零序电流的差动保护本身不存在相位分离。对于单级跳闸，它需要另外的相位选择，否则它必须使所有的三个相位跳闸。显然，相位选择功能的灵敏度将影响基于零序电流的线路差动保护的整体灵敏度。

用于相位选择的大部分现有的方法是基于本地电流或本地电压。这些相位选择方法具有的共同问题在于，它们的灵敏度严重地受到系统条件和操作状态的影响。例如，因为故障电流可能非常小，所以基于本地电流的方法在弱端侧处可能具有差的灵敏度。进一步地，因为在故障发生之后可能不具有电压上的变化，所以基于本地电压的方法可能在强端侧处具有差的灵敏度。更进一步地，高阻抗故障将使得相位选择的灵敏度甚至更差。这种基于本地测量的低灵敏度相位选择方法不适合主要集中在高阻抗故障的零序电流线路差动保护。