[发明专利]带并联电抗器线路三相自适应重合闸故障性质识别方法

摘要

本发明涉及一种带并联电抗器线路三相自适应重合闸故障性质识别方法。现有的故障性质判据应用范围各异，受影响的因素较多。本发明首先采样三相跳闸后单端并联电抗器电流量，通过相模变换得到对应的差模分量。其次根据线路参数计算出差模分量频率（周期）。最后对一个差模分量周期内的差模电流瞬时值进行波形分析。此外，由于发生永久性故障时，差模电流中只存在衰减直流分量，而发生瞬时性故障时，在故障熄弧以后，差模电流中只存在衰减周期分量，利用差模电流在不同故障性质条件下的波形特征可以提出一种适用于三相自适应重合闸中相间故障性质识别的新判据，并鉴别熄弧时刻。本发明故障性质判别受影响因素少、灵敏度高。

主权项

带并联电抗器线路三相自适应重合闸故障性质识别方法，其特征在于：在输电线路发生相间故障使得线路两侧断路器三相跳闸后，执行以下步骤：步骤(1)：采样获得m端并联电抗器电流量i_mxa、i_mxb、i_mxc,通过相模变换得到对应的差模电流分量：$\left\{\begin{array}{c}{i}_{mx\mathrm{\α}}=i_{mxa}-i_{mxb}\\ i_{mx\mathrm{\β}}=i_{mxa}-i_{mxc}\\ i_{mx\mathrm{\γ}}=i_{mxb}-i_{mxc}\end{array}\right.$步骤(2)：根据线路参数计算出差模分量周期，假设发生瞬时性故障，对于单端带并联电抗器模型，对线路T型等效模型采用复频域分析，忽略线路阻抗，得到复频域下的节点导纳矩阵为：$Y\left(s\right)=\left[\begin{array}{ccc}{Y}_s& -Y_m& -Y_m\\ -Y_m& Y_s& -Y_m\\ -Y_m& -Y_m& Y_s\end{array}\right]$$\left\{\begin{array}{c}{Y}_s=s(C_0+2C_m)+1/{\mathrm{sL}}_0+2/{\mathrm{sL}}_m\\ Y_m={\mathrm{sC}}_m+1/{\mathrm{sL}}_m\end{array}\right.$其中，Y_s为自导纳，Y_m为相间互导纳，C₀为线路对地电容，C_m为相间电容，L_m和L₀分别为并联电抗器电感L₁及中性点小电抗电感L_n等效后的相间电感和对地电感；通过相模变换得到复频域下的差模节点导纳矩阵：$Y_{\mathrm{\α}\mathrm{\β}\mathrm{\γ}}\left(s\right)=(\frac{1}{L_{0}s}+\frac{3}{L_{m}s}+3C_{m}s+C_{0}s)\·E_{3\×3};$通过求解特征方程det(Y_αβγ(s))＝0得到差模分量频率：$f_D=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{L_m+3L_0}{L_m{L}_0(C_0+3C_m)}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{1}{C_1{L}_1}};$其中，C₁即为正序电容，L₁即为并联电抗器电感；同理，对于双端带并联电抗器模型，节点导纳矩阵为：$Y\left(s\right)=\left[\begin{array}{ccc}{Y}_s& -Y_m& -Y_m\\ -Y_m& Y_s& -Y_m\\ -Y_m& -Y_m& Y_s\end{array}\right]$$\left\{\begin{array}{c}{Y}_s=s(C_0+2C_m)+2/{\mathrm{sL}}_0+4/{\mathrm{sL}}_m\\ Y_m={\mathrm{sC}}_m+2/{\mathrm{sL}}_m\end{array}\right.$通过相模变换后得到差模节点导纳矩阵：$Y_{\mathrm{\α}\mathrm{\β}\mathrm{\γ}}\left(s\right)=(\frac{2}{L_{0}s}+\frac{6}{L_{m}s}+3C_{m}s+C_{0}s)\·E_{3\×3};$求解特征方程det(Y_αβγ(s))＝0得到差模分量频率：$f_D=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{2(L_m+3L_0)}{L_m{L}_0(C_0+3C_m)}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{2}{C_1{L}_1}};$综上所述，得到差模分量周期步骤(3)：对一个差模分量周期内的差模电流瞬时值进行波形分析，判据为：$\mathrm{\λ}=\frac{\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{x}_i\right|}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\left|x_i\right|}\>0.5$其中，n为各数据窗内的采样点数，取为差模分量周期T_D内的采样点数，x_i为数据窗内第i个采样点的差模电流采样值；鉴于发生永久性故障时，差模电流中只存在衰减直流分量，此时判据始终成立，而发生瞬时性故障时，在故障熄弧以后，差模电流中只存在衰减周期分量，上述判据不成立，利用差模电流在不同故障性质条件下的波形特征提出一种适用于三相自适应重合闸中相间故障性质识别的新判据，并鉴别熄弧时刻，当判定为瞬时性故障时，经过一定的延时后进行重合闸操作，当判定为永久性故障时，则闭锁重合闸装置。