无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置，该方法与受保护的线路长度无，故障清除时间总是小于传统的故障清除时间。该方法包括以下步骤：测量故障线路三相发送端的电流和电压波形；估计测得的故障线路三相发送端的电流和电压波形的相量，并估算故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗；求解故障距离和故障电阻；设定三极和单极断路器开断的检测指标，判断开断的断路器类型。

The method and device of realizing non communication high speed distance relay in no signal transmission line

【技术实现步骤摘要】
无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置
本公开涉及一种基于距离继电器的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置。
技术介绍
靠近传输线两端的短路故障通常由该端的距离继电器瞬间清除，并且在数百毫秒之后，即在Ⅱ段的工作时间内，故障由线路远端的继电器清除。由于仪表变压器的不准确性和未知的故障电阻值等多种不确定因素，距离继电器的范围不明确。通常将距离继电器的Ⅰ段设置为在受保护线路的前80％-90％范围内瞬时动作。Ⅰ段保持不受保护的线段称为结束区域。为了清除端部上的故障，引入了Ⅱ段并且以400ms的有意时间延迟对其进行分级，并且与相邻线路的距离继电器协调其操作。在Ⅱ段设置一定的延迟后，受保护线路末端部分的故障将被清除。这将导致断路器(CBs)在相对的线路末端处不同时跳闸，称为顺序跳闸。考虑到CB的动作时间，在线路一端连续跳闸超过Ⅱ段动作时间的情况下，故障仍然存在。这会导致延迟自动重合闸，甚至可能危及系统的稳定性。使用信号将传输跳闸信号发送到远端继电器，以使远端CB尽可能快地断开。因此，端部故障的清除速度要快于Ⅱ段的运行时间。由于通信延迟，AST比两个线路端CB理想情况下的同时瞬时跳闸(SIT)要慢，但仍然属于高速故障清除。非通信AST方案的优点是不依赖于信号所需的昂贵的通信基础设施。这些方法可以分为两大类，取决于它们的功能是基于电压和电流基波相量，还是故障产生的高频瞬时分量。基于基波相量的方法被认为更实用，因为它们使用传统距离继电器的电压和电流输入。而基于瞬态分量的方法需要很好的采样频率，这增加了其应用的成本。现有的基于基波相量的算法依赖于以下一个或多个假设：(1)故障后电压和电流信号的突变仅来自线路CB的断开；(2)故障开始前，特定的线路负载条件成立；(3)网络其余部分的零序和正序阻抗之间的比值等于，大于或小于某个值；(4)故障线路的声相和故障相之间的相互耦合可以忽略不计；(5)故障电阻位于特定的范围内；(6)CB开口的模式，即三极或单极，对于继电器是已知的。上述重叠假设成立，基于相量的方法就是有效的。上述的前四个假设的是否适用具体取决于运行条件、系统参数和电力系统可能经历的事件。专利技术人在研究中发现，现有的非通信距离中继方法还存在以下问题：(1)故障电阻是一个随机变量，可以在很宽的范围内取任何值；(2)尽管断路器的单极开口可以用于单相接地故障，但并不能保证断路器在单相接地故障下始终打开单极，这是因为继电器可能会错误地识别故障类型。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置，该方法与受保护的线路长度无关，故障清除时间总是小于传统的故障清除时间。本公开所采用的技术方案是：一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，该方法包括以下步骤：测量故障线路三相发送端的电流和电压波形；估计测得的故障线路三相发送端的电流和电压波形的相量，并估算故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗；求解故障距离和故障电阻；设定三极和单极断路器开断的检测指标，判断开断的断路器类型。进一步的，所述测量故障线路三相发送端的电流和电压波形的步骤包括：通过距离继电器连续测量每个序网络中故障线路A相发送端的电流和电压数据、故障线路B相发送端的电流和电压数以及故障线路C相发送端的电流和电压数据；根据测得的故障线路三相发送端的电流和电压数据，绘制故障线路三相发送端的电压和电流波形。进一步的，所述估计测得的故障线路三相发送端的电流和电压波形的相量的步骤包括：利用离散傅里叶变换估计故障线路三相发送端的电流和电压波形的基频相量；计算估计得到的电流波形的基频相量的平均值，将其作为远端断路器开断前的电流相量；并计算估计得到的电压波形的基频相量的平均值，将其作为远端断路器开断前的电压相量。进一步的，所述估算故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗的步骤包括：测量故障前线路发送端的电压和电流相量，并对故障前线路发送端的电压和电流相量进行估算；将故障线路每相发送端的电压相量估计值与故障线路每相发送端的电流相量估计值和故障前线路发送端的电流相量估算值的和相比，得到线路每相发送端的电压和电流相量的阻抗。进一步的，所述求解故障距离和故障电阻的步骤包括：利用故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗，构建故障线路发送端的电压和电流相量与故障距离之间的关系表达式；分离故障线路发送端的电压和电流相量与故障距离之间的关系表达式的实部和虚部，得到故障距离和故障电阻的闭式解。进一步的，所述故障线路发送端的电压和电流相量与故障距离之间的关系表达式为：其中，ZL,0为零序网络阻抗，ZL,1为正序网络阻抗，ZL,2为负序网络阻抗，α为故障距离；U为电压源，为故障线路A相发送端的电流相量；为零序网络中故障线路发送端的故障电流；为正序网络中故障线路发送端的故障电流；为负序网络中故障线路发送端的故障电流；为故障线路上故障位置点的电流；为零序网络中故障线路发送端的故障电压；为正序网络中故障线路发送端的故障电压；为负序网络中故障线路发送端的故障电压。进一步的，所述三极断路器开断的检测指标为：其中，If,i(t)为序网络i故障线路故障点的电流，If,j(t)为序网络j故障线路故障点的电流。进一步的，所述单极断路器开断的检测指标为|D0(t)|和K1P,i(t)；其中，|D0(t)|为：其中，Is,j(t)为t时刻序网络i故障线路发送端的电流；Is,0(t)为t时刻零序网络线路发送端的电流；K1P,i(t)为：其中，其中，和是从tset到tstart期间估计的发送端电压和电流相量的平均值。进一步的，所述利用三极断路器开断和单极断路器开断的检测指标判定开断的断路器类型的步骤包括：若指标K3P低于设定的阈值，则开断的断路器为三级断路器；若指标|D0(t)|在故障出现后的初始多个周期内比其初始值增加50％，则开断的断路器为单极断路器；若指标K1P,2超过预先设定的阈值，则开断的断路器为单极断路器。一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行如上所述的一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法。一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上所述的一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法。通过上述技术方案，本公开的有益效果是：本公开提出的实现非通信高速距离中继的方法与受保护线路长度无关，故障清除时间总是小于传统的故障清除时间；在线路长度的50％处加速顺序跳闸，将平均故障清除时间大大减少，并且在Ⅱ段工作时间中仅在线路长度的4％左右处留下故障；除了在Ⅱ段工作时间且作为备用保护的情况下，保证距离继电器不会对相邻线路上的故障进行操作。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。图1是根据一种或多种实施方式的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法流程图；图2是根据一种或多种实施方式的双源系统的单线图；图3是根据一种或多种实施方式的在单相对地故障下对每个序网络单独进行分析的电路；图4是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：测量故障线路三相发送端的电流和电压波形；估计测得的故障线路三相发送端的电流和电压波形的相量，并估算故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗；求解故障距离和故障电阻；设定三极和单极断路器开断的检测指标，判断开断的断路器类型。

【技术特征摘要】
1.一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：测量故障线路三相发送端的电流和电压波形；估计测得的故障线路三相发送端的电流和电压波形的相量，并估算故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗；求解故障距离和故障电阻；设定三极和单极断路器开断的检测指标，判断开断的断路器类型。2.根据权利要求1所述的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，其特征是，所述测量故障线路三相发送端的电流和电压波形的步骤包括：通过距离继电器连续测量每个序网络中故障线路A相发送端的电流和电压数据、故障线路B相发送端的电流和电压数以及故障线路C相发送端的电流和电压数据；根据测得的故障线路三相发送端的电流和电压数据，绘制故障线路三相发送端的电压和电流波形。3.根据权利要求1所述的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，其特征是，所述估计测得的故障线路三相发送端的电流和电压波形的相量的步骤包括：利用离散傅里叶变换估计故障线路三相发送端的电流和电压波形的基频相量；计算估计得到的电流波形的基频相量的平均值，将其作为远端断路器开断前的电流相量；并计算估计得到的电压波形的基频相量的平均值，将其作为远端断路器开断前的电压相量。4.根据权利要求1所述的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，其特征是，所述估算故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗的步骤包括：测量故障前线路发送端的电压和电流相量，并对故障前线路发送端的电压和电流相量进行估算；将故障线路每相发送端的电压相量估计值与故障线路每相发送端的电流相量估计值和故障前线路发送端的电流相量估算值的和相比，得到线路每相发送端的电压和电流相量的阻抗。5.根据权利要求1所述的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，其特征是，所述求解故障距离和故障电阻的步骤包括：利用故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗，构建故障线路发送端的电压和电流相量与故障距离之间的关系表达式；分离故障线路发送端的电压和电流相量与故障距离之间的关系表达式的实部和虚部，得到故障距离和故障电阻的闭式解。6.根据权利要求1所述的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，其特征是，...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨德克·阿齐兹，孙明宇，刘高远，弗拉基米尔·特兹亚，丁磊，
申请(专利权)人：萨德克·阿齐兹，
类型：发明
国别省市：英国,GB