本發(fā)明涉及一種高壓線路的保護(hù)算法，具體講涉及一種基于單回線信息的同桿雙回線選相方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)基本進(jìn)入了利用超/特高壓輸電進(jìn)行西電東送、南北互供的全國(guó)聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。隨著復(fù)雜互聯(lián)電網(wǎng)的形成，如何提高線路的輸送能力成為了重要的研究課題。

在輸電線路上用同塔雙回輸電，可起到將單回輸電的電氣距離縮短一半、提高線路輸送功率及提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平的作用。同時(shí)，可明顯減少輸電走廊的新建設(shè)需求量，有較好的經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益。

我國(guó)220kv、330kv、500kv、1000kv系統(tǒng)中雙回線也占有一定的比例，其中，三峽電站輸出工程部分采用500kv同桿雙回線輸電；1000kv淮南—上海(皖電東送)特高壓雙回輸電線路工程已于2013年9月正式投運(yùn)。隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，同桿雙回線將在超/特高壓輸電線路中得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

目前，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的同桿雙回線的選相方法大多源自改進(jìn)傳統(tǒng)適用于單回線的基于單端單回線電氣量的選相方法。此類(lèi)選相方法在單回線故障時(shí)能正確選相，在發(fā)生跨線故障時(shí)只能選出本回線故障相，而不能對(duì)鄰線故障相別做出判斷?！巴瑮U并架輸電線路跨線故障識(shí)別元件”(索南加樂(lè),劉東,《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》2007,31(1))一文披露了一種使用相電流突變量結(jié)合零序電流比較的選相方法,特性類(lèi)似相電流差突變量選相?，F(xiàn)有技術(shù)也有適用于初期選相的基于雙回電氣量的方案，在近端故障可有效識(shí)別故障相別。穩(wěn)態(tài)故障量選相原理主要有阻抗選相,電壓選相,序電流選相等的報(bào)導(dǎo)。俞波和楊奇遜在同桿并架雙回線保護(hù)選相元件研究(《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》2003,23(4))公開(kāi)了用于同塔雙回線時(shí)它無(wú)法區(qū)別是單回線內(nèi)的相間故障還是跨線故障的文章。陳福鋒和錢(qián)國(guó)明還公開(kāi)了基于同桿雙回線跨線故障識(shí)別的選相方案(《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》，2008，32(6)：66-70)，其中提出了跨線故障識(shí)別方案，能判出發(fā)生了跨線故障，但不能完全選出故障相別。此外現(xiàn)有技術(shù)還提出基于行波的選相方案，需特殊采樣裝置的報(bào)導(dǎo)。

發(fā)生跨線故障時(shí)，針對(duì)故障類(lèi)型和相別選擇合適的距離保護(hù)算法是保證距離保護(hù)能否正確動(dòng)作必不可少的條件之一。同時(shí)，線路故障大都是瞬時(shí)性故障，需要選相元件及時(shí)正確選相，以為選擇適當(dāng)?shù)闹睾祥l策略提供依據(jù)，保證重合閘成功。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中提到同桿雙回線存在的選相拒動(dòng)、誤動(dòng)等問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于單回線信息的同桿雙回線選相方法。首先根據(jù)單回線的電氣量，分別計(jì)算序電壓和序阻抗；結(jié)合雙回線跨線故障和單回線故障不同的電氣特征，利用上述兩類(lèi)信息量完成雙回線故障類(lèi)型的首次大類(lèi)劃分；結(jié)合各序電壓之間的相位關(guān)系和序阻抗之間的關(guān)系、相突變量電流之間的關(guān)系，進(jìn)一步的完成跨線故障和單回線故障間較詳細(xì)的區(qū)分；結(jié)合線路正序阻抗與系統(tǒng)正序阻抗之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)近端故障相別的判別；結(jié)合線路兩端信息，完成線路全長(zhǎng)故障的完全判別。

本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題主要通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決：

一種基于單回線信息的同桿雙回線選相方法，其特征在于，線路發(fā)生故障時(shí)的選相步驟如下：

(1)采用單回線的電氣量，分別計(jì)算：序電壓δu1、u2和u0；序阻抗δz1和z2；相電流突變量δia，δib和δic以及系統(tǒng)正序阻抗zms1；

(2)根據(jù)保護(hù)安裝處負(fù)序電壓u2是否為零，以區(qū)分故障類(lèi)型1－單回線的三相故障和準(zhǔn)三相故障與其他類(lèi)型故障，結(jié)合相電流突變量δia，δib，δic，判別故障類(lèi)型1中的具體故障；

(3)根據(jù)保護(hù)安裝處負(fù)序電壓u0是否為零區(qū)分故障類(lèi)型2－異名跨線不接地故障和其他類(lèi)型故障；

(4)根據(jù)保護(hù)安裝處序阻抗δz1，z2之間的關(guān)系，識(shí)別故障類(lèi)型3－單回線不對(duì)稱(chēng)故障和同名跨線故障與故障類(lèi)型4－異名跨線接地故障；

(5)結(jié)合δz1與系統(tǒng)正序阻抗zms1的關(guān)系，詳細(xì)區(qū)分近端故障類(lèi)型2、3、4中每一類(lèi)故障及故障相別；

(6)結(jié)合對(duì)端信息，確定故障類(lèi)型和故障相別。

對(duì)于進(jìn)一步區(qū)分步驟(2)中的故障類(lèi)型1－單回線的三相故障和準(zhǔn)三相故障的區(qū)分包括，利用相突變量電流之間的相位關(guān)系和幅值關(guān)系進(jìn)一步區(qū)分各跨線 故障和單回線故障，

其中，根據(jù)相位是否滿足120°，區(qū)分單回線的三相故障和雙回線三相故障時(shí)，采用δz1與系統(tǒng)正序阻抗zms1的比值關(guān)系來(lái)判斷，δz1閾值為1.5；用相突變量幅值間的關(guān)系區(qū)分準(zhǔn)三相故障，根據(jù)三個(gè)相突變量幅值中最大的與次大的比值是否大于2確定為本回線的單相跨異名兩相故障還是本回線的兩相跨異名單相故障。

對(duì)于進(jìn)一步區(qū)分步驟(3)中，故障類(lèi)型2－異名跨線不接地故障的確定包括：

利用序電壓δu1，u2和序阻抗δz1，z2、系統(tǒng)正序阻抗zms1之間的相位關(guān)系和幅值關(guān)系區(qū)分各類(lèi)跨線故障，

其中，θ1為序電壓δu1，u2之間的相位，需滿足類(lèi)似單回線故障6個(gè)選相分區(qū)的關(guān)系，θ3的門(mén)檻為±20°；δz1/zms1比值的門(mén)檻為1.5。

對(duì)于進(jìn)一步區(qū)分步驟(4)中的故障類(lèi)型3－單回線不對(duì)稱(chēng)故障和同名跨線故障，綜合利用序電壓δu1，u2和序阻抗δz1，系統(tǒng)正序阻抗zms1之間的相位關(guān)系和幅值關(guān)系區(qū)分各類(lèi)跨線故障；

其中，θ1為序電壓δu1，u2之間的相位，需滿足類(lèi)似單回線故障6個(gè)選相分區(qū)的關(guān)系；θ3的門(mén)檻為±30°；δz1/zms1比值門(mén)檻為1。

對(duì)于進(jìn)一步區(qū)分步驟(4)中的故障類(lèi)型4－異名跨線接地故障，綜合利用序電壓δu1，u2和序阻抗δz1，z2、系統(tǒng)正序阻抗zms1之間的相位關(guān)系和幅值關(guān)系區(qū)分各類(lèi)跨線故障，

其中，θ1為序電壓δu1，u2之間的相位，需滿足類(lèi)似單回線故障6個(gè)選相分區(qū)的關(guān)系；θ3的門(mén)檻為±30°；δz1/zms1比值，在θ3＜-30°或θ3＞30°時(shí)，δz1/zms1閾值為2.5；-30°＜θ3＜30°時(shí)，δz1/zms1閾值為1.5，當(dāng)-30°＜θ3＜30°時(shí)，利用θ3是否大于0，來(lái)區(qū)分本回線兩相跨同名單相超前相和滯后相的故障。

對(duì)于結(jié)合線路兩端信息，進(jìn)一步確認(rèn)線路全長(zhǎng)上故障類(lèi)型和故障相別，綜合利用序阻抗z1相位關(guān)系和幅值關(guān)系區(qū)分故障，

其中，根據(jù)兩側(cè)選相序阻抗z1的位置判斷本側(cè)或?qū)?cè)序阻抗z1是否在i段范圍內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

發(fā)明所針對(duì)的雙回線故障選相，判斷過(guò)程基于單回線電氣量，具有很強(qiáng)的通 用性，使其在雙回線各種運(yùn)行方式下均適用；可結(jié)合對(duì)側(cè)的選相信息進(jìn)一步進(jìn)行線路全長(zhǎng)的故障選相，具有很強(qiáng)的靈活性；準(zhǔn)確的選相結(jié)果更利于阻抗計(jì)算和故障測(cè)距、重合閘等?？梢暂^好地實(shí)現(xiàn)本線路距離保護(hù)和重合閘正確動(dòng)作，相鄰線路故障保護(hù)正確閉鎖，具有較高的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為雙回線跨線故障系統(tǒng)圖；

圖2為雙回線選相流程圖；

圖3為故障類(lèi)型1的選相流程圖；

圖4為故障類(lèi)型2的選相流程圖；

圖5為故障類(lèi)型3的選相流程圖；

圖6為故障類(lèi)型4的選相流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例：

為了確保距離保護(hù)和重合閘的正確動(dòng)作，需要根據(jù)故障類(lèi)型選擇合適的距離保護(hù)算法和適當(dāng)?shù)闹睾祥l策略。根據(jù)六序分量法分析，單回線故障時(shí)的序電壓及阻抗特性如表1所示，跨線故障時(shí)的序電壓及阻抗特性如表2所示。

表1雙回線中i回線故障時(shí)序電壓和序阻抗的特性

其中：iag表示i回線發(fā)生a相接地故障；iabg表示i回線發(fā)生ab相間接地故障；iabc表示i回線發(fā)生abc相間不接地故障。

表2雙回線中跨線故障時(shí)序電壓和序阻抗的特性

其中，表格中符號(hào)‘-’表示為該量不存在，或無(wú)意義。iaiiag表示i回線發(fā)生a相接地故障，ii回線發(fā)生a相接地故障；iaiiabcg表示i回線發(fā)生a相接地故障，ii回線發(fā)生abc相間接地故障；iabciiabc表示i回線發(fā)生abc相間不接地故障，ii回線發(fā)生abc相間不接地故障。

根據(jù)故障特性，圖1給出了整體選相流程圖，而選相模塊內(nèi)的各故障類(lèi)型的詳細(xì)區(qū)分步驟將在下文敘述。

(1)故障類(lèi)型1-單回線的三相故障或準(zhǔn)三相故障

當(dāng)保護(hù)安裝處負(fù)序電壓為零，此類(lèi)故障屬于故障類(lèi)型4。以雙回線為整體，其電壓故障特性類(lèi)似于線路發(fā)生了三相故障。通過(guò)對(duì)其故障特性進(jìn)行分析，可由圖3所示流程圖進(jìn)行故障判別。

(2)故障類(lèi)型2-異名跨線不接地故障

當(dāng)異名跨線不接地故障發(fā)生時(shí)，它屬于故障類(lèi)型2。由于零序同序電流為0，此時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)得到的零序電壓也為0。將兩回線看成一個(gè)整體，根據(jù)圖6中右上角的序電壓分區(qū)，可區(qū)分不同相別的故障類(lèi)型。選相元件再根據(jù)正負(fù)序阻抗比的相位門(mén)檻θ3(30°或-30°來(lái)區(qū)分存在重疊的故障類(lèi)型，從而正確選出故障相。故障流程圖如圖4所示。

(3)故障類(lèi)型3-單回線不對(duì)稱(chēng)故障或同名跨線故障

當(dāng)發(fā)生單回線故障或者同名跨線故障時(shí)，這屬于故障類(lèi)型3。單回線故障或者同名相跨線故障時(shí)，保護(hù)安裝處序電壓和阻抗的關(guān)系如表1所示。

此類(lèi)故障下，常規(guī)基于單回線電氣量的選相元件均能正確動(dòng)作。此時(shí)正負(fù)序故障阻抗之間的比值為1∠0°。若發(fā)生異名跨線故障時(shí)，則不滿足此關(guān)系。對(duì)于此類(lèi)故障可選用接地故障的距離保護(hù)算法進(jìn)行故障計(jì)算。故障流程圖如圖5所示。

(4)故障類(lèi)型4-異名跨線接地故障

當(dāng)異名跨線接地故障發(fā)生時(shí)，它屬于故障類(lèi)型4。由于系統(tǒng)參數(shù)不完全對(duì)稱(chēng)等因素的影響，在實(shí)際故障發(fā)生時(shí)，計(jì)算得到的結(jié)果將有一定誤差。為了保證選相元件的可靠性，下面給出了適用于高壓線路實(shí)用選相的主要定值。

結(jié)合表2中跨線故障的故障特性可知，當(dāng)零序、負(fù)序電壓均大于門(mén)檻值(此門(mén)檻值可參考現(xiàn)有選相元件的定值取法)，且序阻抗判據(jù)判定比值大于門(mén)檻值λ＝1.15時(shí)，肯定發(fā)生了故障類(lèi)型1的異名跨線接地故障。將兩回線看成一個(gè)整體，根據(jù)圖6中右上角的序電壓分區(qū)，可區(qū)分不同相別的故障類(lèi)型。選相元件再根據(jù)正負(fù)序阻抗比的相位門(mén)檻θ3(30°或-30°來(lái)區(qū)分存在重疊的故障類(lèi)型，從而正確選出故障相。對(duì)于圖6中的異名單相跨單相和異名單相跨兩相故障，本選相裝置結(jié)合正序阻抗與系統(tǒng)阻抗間的關(guān)系，不僅能選出本回線的故障相相別，還能選出相鄰線路故障相。

在完成近端故障判斷后，選相結(jié)果需結(jié)合線路兩端信息，進(jìn)一步確認(rèn)線路全長(zhǎng)上故障類(lèi)型和故障相別，綜合利用序阻抗z1相位關(guān)系和幅值關(guān)系進(jìn)一步的完成故障的區(qū)分。其中，兩側(cè)選相結(jié)果需結(jié)合序阻抗z1的位置來(lái)進(jìn)行判斷。若本側(cè)序阻抗z1在i段范圍內(nèi)，以本側(cè)結(jié)果為準(zhǔn)；若對(duì)側(cè)序阻抗z1在i段范圍內(nèi)，以對(duì)側(cè)結(jié)果為準(zhǔn)。

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的實(shí)施例，其目的并非用于對(duì)本發(fā)明所提出的系統(tǒng)及方法的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)其進(jìn)行的關(guān)于形式和細(xì)節(jié)的種種顯而易見(jiàn)的修改或變化均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。