[发明专利]一种基于坐标变换的瞬时值变化量距离保护方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于坐标变换的瞬时值变化量距离保护方法和系统，属于电力系统继电保护领域。本发明引入坐标变化这一关键技术手段，将交流量经过坐标变换转变为直流量。引入的坐标变换仅适用于三相对称系统，若直接使用则仅适用于电力系统中的三相对称故障，为了应对单相接地故障、相间短路接地故障和相间故障，本发明基于单相信息构造虚拟三相系统，实现应对电力系统中的不同类型故障。本发明通过比较整定点电压瞬时值变化量与故障点电压瞬时值变化量确定是否发生区内故障，无需提取工频相量，具有更快的动作速度，判据简单、所需数据窗短，能有效提升交流线路距离保护动作速度，提升系统的安全稳定性。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，更具体地，涉及一种基于坐标变换的瞬时值变化量距离保护方法和系统。

背景技术

现阶段，我国已形成世界上规模最大、电压等级最高的交直流混联大电网，高压交流输电线路作为电力传输的大动脉，其运行安全对整个电力系统的安全稳定尤为重要，因此对交流线路故障的切除速度提出了更高的要求。距离保护具有基本不受系统运行方式的影响、整定计算较为简单等优点，因而在交流输电系统中得到了广泛的应用。因此提升距离保护的动作速度，对于保证电网的安全稳定运行具有重要意义。

目前传统的距离保护一般是基于工频相量，通过比较整定点电压相量变化量与故障点电压相量变化量的幅值确定是否发生区内故障，其动作速度会受到工频相量提取算法时间窗的限制，动作速度提升面临瓶颈。

针对该问题，专利CN112039036A公开一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法及系统，利用继电保护装置采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，计算整定点电压；根据故障时刻以及继电保护装置采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，构造虚拟故障点电压；利用经过数字低通滤波器处理的整定点电压，计算整定点电压变化量；利用经过数字低通滤波器处理的虚拟故障点电压，计算虚拟故障点电压变化量；比较故障后预设时间内整定点电压变化量和虚拟故障点电压变化量绝对值的大小判断是否发生区内故障，该方法存在过零点判据失效的问题。此外，在大规模新能源接入的交直流混联电网中面临工频相量难以准确提取等问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于坐标变换的瞬时值变化量距离保护方法和系统，其目的在于引入坐标变化，将交流量经过坐标变换转变为直流量，从而克服了过零点故障判据失效的问题；通过比较整定点电压瞬时值变化量与故障点电压瞬时值变化量确定是否发生区内故障，无需提取工频相量，具有更快的动作速度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于坐标变换的瞬时值变化量距离保护方法，该方法包括以下步骤：

S1.一旦交流线路发生故障，根据继电保护装置采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，计算整定点三相电压；根据继电保护装置采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，构造虚拟故障点三相电压；计算继电保护装置采集到的三相电压的相位；

S2.利用继电保护装置采集到的三相电压的相位，对整定点三相电压进行坐标变换，得到整定点电压的d轴和q轴分量；利用继电保护装置采集到的三相电压的相位，对虚拟故障点三相电压进行坐标变换，得到虚拟故障点电压的d轴和q轴分量；

S3.若整定点电压d轴变化量的绝对值在故障后预设时间内始终大于虚拟故障点电压d轴变化量绝对值，则认为发生区内故障；否则，认为发生区外故障。

有益效果：本发明选用整定点电压d轴变化量的绝对值在故障后预设时间内始终大于虚拟故障点电压d轴变化量绝对值作为判据，由于坐标变换所需时间窗较短，从而实现快速判别是否发生区内故障，有利于区内故障的快速切除。

优选地，整定点三相电压的计算公式为：

u_SETk(t)＝f₁[u_k(t)，i_k(t)]