一种单端带并联电抗器输电线路单相永久性故障识别方法技术

本发明专利技术涉及一种单端带并联电抗器输电线路单相永久性故障识别方法。现有的故障性质判据应用范围各异，受影响的因素较多。本发明专利技术首先采样故障相跳闸后单端健全相电流量以及并联电抗器中的电流量，进而采用全波傅氏算法提取对应相量，据此可以表示出本端线路电压和流向线路的电流。其次根据永久性故障分布参数模型，分别计算出与双端电压电流量相关的故障点电压电流，然后根据故障点电压电流满足的边界条件,以及故障相跳闸后对端相电流为零这一条件,推导出故障点对地电压电流值只与单端健全相电流和并联电抗器电流有关，从而可以计算出过渡电阻。根据过渡电阻的连续计算可以准确识别故障性质。本发明专利技术故障性质判别受影响因素少、灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种单端带并联电抗器输电线路单相永久性故障识别方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种单端带并联电抗器输电线路单相永久性故障识别方法。
技术介绍
目前国内外输电线路中基本都采用的是自动重合闸技术，对保证电力系统稳定运行起着至关重要的作用。然而，自动重合闸在带来巨大经济效益的同时，也给电力系统带来了负面的影响。因为输电线路的故障性质分为瞬时性故障和永久性故障，如果重合于永久性故障上，相当于电力设备再次受到故障电流的冲击，会缩短电力设备的寿命。为了减少电力系统的损失，在重合闸之前判断出故障性质显得至关重要。截至目前，相关的研究方法已经有很多，包括基于电弧阶段的判据、基于神经网络的判据、基于恢复电压特点的判据、以及基于瞬时性故障模型的参数识别判据等。其中基于电弧阶段的判据要求互感器能够采集传输高频信号（即需要较高的采样率），同时故障电弧具有高度的非线性，难以准确模拟，另外并联电抗器加快了电弧熄灭的过程；基于神经网络等智能算法的判据需要大量的数据来模拟得到不同的故障模型，其可用性有待检验；基于恢复电压特点的判据容易受系统振荡和运行方式的影响，且无法判断熄弧时刻，并联电抗器还降低了故障相恢复电压；基于瞬时性故障模型的参数识别方法缺乏对永久性故障模型的分析，不能反映永久性故障的严重程度，并且需要用到双端电气量，包括难以精确测量的故障断开相恢复电压，实际应用困难。基于目前的研究现状，浙江大学继电保护实验室研究发现可以先假设为永久性故障，通过采样计算得到故障相跳闸后单端健全相电流量以及并联电抗器中的电流量，进而表示出本端线路电压和流向线路的电流，然后根据永久性故障分布参数模型，分别计算出与双端电气量相关的故障点电压电流，再根据与双端电气量相关的故障点电压电流满足的边界条件，以及故障相跳闸后对端故障跳闸相端电流为零这一边界条件，可以推导出故障相故障点对地电压电流值只与单端健全相电流和并联电抗器电流以及故障测距结果有关，从而可以方便快捷地计算出过渡电阻。此外，由于发生永久性故障时，过渡电阻基本稳定在一较小值，而发生瞬时性故障时，在故障熄弧以后，过渡电阻计算值会迅速上升，从而根据过渡电阻的连续计算可以准确识别故障性质，并鉴别熄弧时刻，同时通过过渡电阻的计算还可以反应故障的严重程度。本专利技术故障性质判别受影响因素少、灵敏度高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种单端带并联电抗器输电线路单相永久性故障识别方法。以m端带并联电抗器系统为例，首先采样获得单端健全相电流量以及并联电抗器中的电流量，然后根据全波傅氏算法提取得到所需电流相量，以A相接地故障为例，采样计算得到m端健全相电流相量为：m端并联电抗器中的电流相量为：其次利用（其中lm为故障测距结果，且故障相跳闸后其m端电流近似为零）计算得到过渡电阻，通过与整定值（对于单端带并联电抗器的输电线路，整定值取为800Ω）进行比较来判定故障性质，当满足（其中N＞set为一个工频周期20ms内Rfa＞Rset的次数、Nset为半个工频周期10ms的采样点数）时即可判定为瞬时性故障，此时即判定为熄弧时刻，经过一定的延时后进行重合闸操作，反之，则判定为永久性故障，从而闭锁重合闸装置。更进一步，利用本专利技术判断出的故障性质以及瞬时性故障熄弧时间，可以实施自适应重合闸方案。具体是：如果判别出故障为瞬时性故障，则投入重合闸；如果判别为永久性故障，则线路两端跳开不重合。本专利技术方法包括以下步骤：步骤(1)：以m端带并联电抗器系统为例，首先采样获得m端健全相电流量以及m端并联电抗器电流量,并采用全波傅氏算法提取对应相量。以A相接地故障为例，采样计算得到的m端健全相电流相量为：m端并联电抗器电流相量为：据此可以表示出m端各相电压和流向线路的电流如下式：其中，XL为并联电抗器电抗，XN为中性点小电抗器电抗，为故障相断路器跳开电流，近似为0。同时假设对端(n端)各相电压分别为n端各相流向线路的电流分别为步骤(2)：分别对双端电压电流量进行Karranbauer变换，可以得到解耦后的m端对应的模量以及n端的模量再利用永久性故障分布参数模型可以分别计算得到与双端电气量相关的故障点电压电流模量...

【技术保护点】
一种单端带并联电抗器输电线路单相永久性故障识别方法，在输电线路发生单相接地故障使得线路故障相两侧断路器跳闸后，执行以下步骤：步骤(1)：以m端带并联电抗器系统为例，首先采样获得m端健全相电流量以及m端并联电抗器电流量,并采用全波傅氏算法提取对应相量；以A相接地故障为例，采样计算得到的m端健全相电流相量为：m端并联电抗器电流相量为：据此表示出m端各相电压和流向线路的电流如下式：U·ma=jXL·I·mxa+jXN·(I·mxa+I·mxb+I·mxc)U·mb=jXL·I·mxb+jXN·(I·mxa+I·mxb+I·mxc)U·mc=jXL·I·mxc+jXN·(I·mxa+I·mxb+I·mxc)]]>I·ma=I·′ma-I·mxaI·mb=I·′mb-I·mxbI·mc=I·′mc-I·mxc;]]>其中，故障相断路器跳开后电流为0；同时假设n端各相电压分别为n端各相流向线路的电流分别为步骤(2)：分别对双端电压电流量进行Karranbauer变换，得到解耦后的m端对应的模量以及n端的模量再利用永久性故障分布参数模型分别计算得到与双端电气量相关的故障点电压电流模量U·mf0=U·m0cosh(γ0lm)-Zc0I·m0sinh(γ0lm)U·mfα=U·mαcosh(γαlm)-ZcαI·mαsinh(γαlm)U·mfβ=U·mβcosh(γβlm)-ZcβI·mβsinh(γβlm)]]>I·mf0=I·m0cosh(γ0lm)-U·m0sinh(γ0lm)/Zc0I·mfα=I·mαcosh(γαlm)-U·mαsinh(γαlm)/ZcαI·mfβ=I·mβcosh(γβlm)-U·mβsinh(γβlm)/Zcβ;]]>和U·nf0=U·n0cosh(γ0ln)-Zc0I·n0sinh(γ0ln)U·nfα=U·nαcosh(γαln)-ZcαI·nαsinh(γαln)U·nfβ=U·nβcosh(γβln)-ZcβI·nβsinh(γβln)]]>I·nf0=I·n0cosh(γ0ln)-U·n0sinh(γ0ln)/Zc0I·nfα=I·nαcosh(γαln)-U·nαsinh(γαln)/ZcαI·nfβ=I·nβcosh(γβln...

【技术特征摘要】
1.一种单端带并联电抗器输电线路单相永久性故障识别方法，在输电线路发生单相接地故障使得线路故障相两侧断路器跳闸后，执行以下步骤：步骤(1)：以m端带并联电抗器系统为例，首先采样获得m端健全相电流量以及m端并联电抗器电流量,并采用全波傅氏算法提取对应相量；以A相接地故障为例，采样计算得到的m端健全相电流相量为：m端并联电抗器电流相量为：据此表示出m端各相电压和流向线路的电流如下式：其中，XL为并联电抗器电抗，XN为中性点小电抗器电抗，故障相断路器跳开后电流为0；同时假设n端各相电压分别为n端各相流向线路的电流分别为步骤(2)：分别对双端电压电流量进行Karranbauer变换，得到解耦后的m端对应的模量以及n端的模量再利用永久性故障分布参数模型分别计算得到与双端电气量相关的故障点电压电流模量和

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧芳，王庆庆，林达，何奔腾，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33