本发明专利技术属于电力系统继电保护领域，特别涉及抗分布电容电流影响的线路单相接地故障的继电保护方法。包括：测量线路在变电站保护安装处各相电压、各相电流、零序电压及零序电流，作为输入量，利用测量电压和测量电流，计算测量阻抗Ｚ↓［ｒｅｌａｙ］等于测量电压与测量电流的比值，根据输电线路分布参数计算阻抗整定值，利用测量阻抗和阻抗整定值得到相应的动作判据：无论阻抗继电器采用何种动作特性，只要幅值比较动作判据或相位比较动作判据成立，则保护动作发跳闸信号；反之，保护不动作。本发明专利技术方法适用于任何电压等级的输电线路，尤其对于超／特高压输电长线路，应用本发明专利技术满足继电保护选择性、可靠性、灵敏性和速动性的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种基于短路阻抗精确测量的高压输电线路单相接地故障的继电保护方法。
技术介绍
距离保护在电力系统线路保护中获得广泛应用，阻抗继电器是距离保护中的测量元件。由于电力系统短路类型较多，需要用不同的阻抗继电器来分别反应不同类型的故障。例如反应接地短路的接地阻抗继电器和反应相间短路的相间阻抗继电器。目前常用的接地阻抗继电器主要有以下几种①圆特性阻抗继电器；②四边形特性阻抗继电器；③直线特性阻抗继电器。 无论何种动作特性的阻抗继电器，均是通过计算测量阻抗的大小，来反应电力系统短路点至保护安装处的距离，并根据短路距离的远近来决定是否发出动作信号。对于金属性接地故障，如果忽略线路分布电容、电导的存在，阻抗继电器的测量阻抗等于短路距离与线路单位阻抗值的乘积，即短路距离与测量阻抗呈正比。对于经过渡电阻接地故障，阻抗继电器的测量阻抗将受过渡电阻的影响；此时短路距离与测量阻抗的正比例关系基本成立，不同特性的阻抗继电器具有不同的抗过渡电阻能力。 由此可知，传统阻抗继电器的正确动作，基于一个前提‘线路的分布电容、电导可以忽略，任意单位长线路上流过的电流值相等’。正是基于这个前提，才可以推导出金属性故障后，阻抗继电器的测量阻抗值与短路距离呈正比。如果线路模型中考虑分布电容、电导的存在，由于分布电容、电导的分流作用，流过任一单位长度线路上的电流值不再相等，线路始端的接地阻抗继电器的测量阻抗值也不再等于短路距离与线路单位阻抗值的乘积。由此可以看出，由于分布电容、电导的存在，传统接地阻抗继电器工作的前提不再成立，继电器将无法正确区别故障点位于区内还是区外，无法保证选择性。 输电线路的电导数值非常小，对阻抗继电器的测量阻抗数值影响也很小，基本可以忽略。对于分布电容，高压(110kV、220kV)、超高压(330kV、500kV)输电线路电压等级不高，特别是输电线路长度较短(不会超过500km)，分布电容对阻抗继电器的影响不大，一般低于保护范围的4％，基本可以忽略或者可以通过保护整定来补偿，因此目前接地阻抗继电器基本能够满足实际需要。但是对于750kV以上的特高压输电线路(1000kV、1150kV)，典型输电半径为800km至1000km，分布电容的影响不能再忽略；此时传统接地阻抗继电器工作的前提不再成立，无法正确判断故障位置，必须发展新的保护方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出了一种，本专利技术能够精确地描述输电线路的物理特性，准确计算出短路阻抗的大小，具有天然的抗分布电容电流影响的能力；应用本专利技术方法的阻抗继电器与传统阻抗继电器相比，动作性能显著提高，满足继电保护选择性、可靠性、灵敏性和速动性的要求。 本专利技术提出了一种，包括以下步骤1、测量线路在变电站保护安装处各相电压、各相电流、零序电压及零序电流，作为输入量，即A相A相电压 A相电流 零序电压 零序电流 B相B相电压 B相电流 零序电压 零序电流 C相C相电压 C相电流 零序电压 零序电流 2、利用测量电压和测量电流，计算测量阻抗为1)测量电压 其中 为相电压；2)测量电流 其中 为相电流；P1=Zc0Zc1(T·chγ·1lzd+shγ·0lzd-T·chγ·0lzdshγ·1lzd)-1]]>P1为基于线路分布参数的零序电流补偿系数，其中Zc1为正序波阻抗Zc1=(R1+jωL1)/(G1+jωC1),]]>R1、L1、G1、C1分别为单位长度线路的正序电阻、电感、电导和电容值；Zc0为零序波阻抗Zc0=(R0+jωL0)/(G0+jωC0),]]>R0、L0、G0、C0分别为单位长度线路的零序电阻、电感、电导和电容值； 为正序传播系数γ·1=(R1+jωL1)(G1+jωC1);]]> 为零序传播系数γ·0=(R0+jωL0)(G0+jωC0);]]>lzd为线路保护范围整定值；T为基于分布参数模型的系统等值零序阻抗T=U·0Zc0I·0;]]> 将P1值的计算公式线性化，得到P值计算公式为P=Zc0Zc1·(γ·0lzd)3+T·3((γ·1lzd)2-(γ·0lzd)2)+6γ·0lzd(γ·1lzd)3+6γ·1lzd-1]]>3)测量阻抗Zrelay等于测量电压与测量电流的比值Zrelay=U·relayI·relay;]]>3、根据输电线路分布参数计算阻抗整定值为Zset=Zc1thγ·1lzd;]]>4、根据不同继电器的动作特性，利用测量阻抗Zrelay和阻抗整定值Zset得到相应的动作判据1)全阻抗继电器幅值比较动作判据|Zrelay|≤|Zset|；或相位比较动作判据 2)姆欧阻抗继电器幅值比较动作判据|Zrelay-12Zset|≤|12Zset|;]]>或相位比较动作判据 3)偏移圆阻抗继电器幅值比较动作判据|Zrelay-12(Zset1+Zset2)|≤|12(Zset1-Zset2)|,]]>Zset1为正方向整定阻抗、Zset2为反方向整定阻抗；或相位比较动作判据 4)苹果形特性阻抗继电器相位比较动作判据-β≤argZset-ZrelayZrelay≤β,]]>其中β≥90°；5)橄榄形特性阻抗继电器相位比较动作判据-β≤argZset-ZrelayZrelay≤β,]]>其中β≤90°；6)电抗特性阻抗继电器幅值比较动作判据|Zrelay|≤|Zrelay-j·2Xset|，Xset为阻抗整定值的电抗分量； 或相位比较动作判据 7)方向特性阻抗继电器幅值比较动作判据|Zrelay-Zset|≤|Zrelay+Zset|或相位比较动作判据 8)四边形特性阻抗继电器相位比较动作判据，为下述三个方程的交集 其中Xset为继电器正方向整定阻抗本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗分布电容电流影响的线路单相接地故障的继电保护方法，包括以下步骤：１）测量线路在变电站保护安装处各相电压、各相电流、零序电压及零序电流，作为输入量，即：Ａ相：Ａ相电压Ｕ↓［ａ］、Ａ相电流Ｉ↓［ａ］、零序电压Ｕ↓［０］、零 序电流Ｉ↓［０］；Ｂ相：Ｂ相电压Ｕ↓［ｂ］、Ｂ相电流Ｉ↓［ｂ］、零序电压Ｕ↓［０］、零序电流Ｉ↓［０］；Ｃ相：Ｃ相电压Ｕ↓［ｃ］、Ｃ相电流Ｉ↓［ｃ］、零序电压Ｕ↓［０］、零序电流Ｉ↓［０］；２）利用测量电压和测量电流 ，计算测量阻抗为：（１）测量电压Ｕ↓［ｒｅｌａｙ］＝Ｕ↓［φ］，其中：Ｕ↓［φ］（φ＝ａ、ｂ、ｃ）为相电压；（２）测量电流Ｉ↓［ｒｅｌａｙ］＝Ｉ↓［φ］＋ＰＩ↓［０］，其中：Ｉ↓［φ］（φ＝ａ、ｂ、ｃ）为相电流；＊＊ ＊Ｐ↓［１］为基于线路分布参数的零序电流补偿系数，其中：Ｚ↓［ｃ１］为正序波阻抗：＊＊＊，Ｒ↓［１］、Ｌ↓［１］、Ｇ↓［１］、Ｃ↓［１］分别为单位长度线路的正序电阻、电感、电导和电容值；Ｚ↓［ｃ０］为零序波阻抗：＊＊ ＊，Ｒ↓［０］、Ｌ↓［０］、Ｇ↓［０］、Ｃ↓［０］分别为单位长度线路的零序电阻、电感、电导和电容值；γ↓［１］为正序传播系数：＊＊＊；γ↓［０］为零序传播系数：＊＊＊；ｌ↓［ｚｄ］为线路保护范围整定值；Ｔ为基 于分布参数模型的系统等值零序阻抗：Ｔ＝Ｕ↓［０］／Ｚ↓［ｃ０］Ｉ↓［０］；将Ｐ↓［１］值的计算公式线性化，得到Ｐ值计算公式为：＊＊＊（３）测量阻抗Ｚ↓［ｒｅｌａｙ］等于测量电压与测量电流的比值：Ｚ↓［ｒｅｌａｙ］＝Ｕ ↓［ｒｅｌａｙ］／Ｉ↓［ｒｅｌａｙ］；３）根据输电线路分布参数计算阻抗整定值为Ｚ↓［ｓｅｔ］＝Ｚ↓［ｃ１］ｔｈγ↓［１］ｌ↓［ｚｄ］；４）根据不同继电器的动作特性，利用测量阻抗Ｚ↓［ｒｅｌａｙ］和阻抗整定值Ｚ↓［ｓｅｔ］得到 相应的动作判据：（１）全阻抗继电器：幅值比较动作判据：｜Ｚ↓［ｒｅｌａｙ］｜≤｜Ｚ↓［ｓｅｔ］｜；或相位比较动作判据：＊＊＊（２）姆欧阻抗继电器：幅值比较动作判据：｜Ｚ↓［ｒｅｌａｙ］－１／２Ｚ↓［ｓ ｅｔ］｜≤｜１／２Ｚ↓［ｓｅｔ］｜；或相位比较动作判据：＊＊＊（３）偏移圆阻抗继电器：幅值比较动作判据：｜Ｚ↓［ｒｅｌａｙ］－...
【技术特征摘要】
1.一种抗分布电容电流影响的线路单相接地故障的继电保护方法，包括以下步骤1)测量线路在变电站保护安装处各相电压、各相电流、零序电压及零序电流，作为输入量，即A相A相电压 A相电流 零序电压 零序电流 B相B相电压 B相电流 零序电压 零序电流 C相C相电压 C相电流 零序电压 零序电流 2)利用测量电压和测量电流，计算测量阻抗为(1)测量电压 其中 为相电压；(2)测量电流 其中 为相电流；P1=Zc0Zc1(T·chγ.1lzd+shγ.0lzd-T·chγ.0lzdshγ.1lzd)-1]]>P1为基于线路分布参数的零序电流补偿系数，其中Zc1为正序波阻抗Zc1=(R1+jωL1)/(G1+jωC1),]]>R1、L1、G1、C1分别为单位长度线路的正序电阻、电感、电导和电容值；Zc0为零序波阻抗Zc0=(R0+jωL0)/(G0+jωC0),]]>R0、L0、G0、C0分别为单位长度线路的零序电阻、电感、电导和电容值； 为正序传播系数γ.1=(R1+jωL1)(G1+jωC1);]]> 为零序传播系数γ.0=(R0+jωL0)(G0+jωC0);]]>lzd为线路保护范围整定值；T为基于分布参数模型的系统等值零序阻抗T=U.0Zc0I.0;]]>将P1值的计算公式线性化，得到P值计算公式为P=Zc0Zc1·(γ.0lzd)3+T·3((γ.1lzd)2-(γ.0lzd)2)+6γ.0lzd(γ.1lzd)3+6&...
【专利技术属性】
技术研发人员：董新洲，王宾，薄志谦，
申请(专利权)人：清华大学，英国阿海珐输配电保护与控制公司AREVATDLTD，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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