一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，包括步骤1：计算半波输电线路中测量点的阻抗模值|ZM|；步骤2：计算半波输电线路中点处的补偿阻抗模值|Z′M|；步骤3：确定补偿阻抗模值的变化量|ΔZ′M|；步骤4：对半波输电线路的中段阻抗保护动作进行判别。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，仅利用单端电气量，不依赖通信通道，可以较好地实现本线路中段的后备保护，具有较高的可靠性和灵敏度；实施简单，判据明确，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半波交流输电
，具体涉及一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法。
技术介绍
半波长交流输电(HalfWavelengthACTransmission/HWACT)是指输电的电气距离接近一个工频半波，即3000公里(50周)的超远距离的三相交流输电。在幅员广大的国家，HWACT是很有吸引力的输电方案。巴西为把亚马孙流域的大水电送到负荷中心，曾经研究过HWACT，被认为是非常有竞争力的。韩国也曾经研究过用HWACT将西伯利亚的水电送到韩国。最近全球应对气候变化挑战，超远距离大功率送电又提上日程，半波长交流输电技术以其独特的优势受到关注。中等距离的超/特高压交流输电，无功调节是一个重要的技术关键问题。空载HWACT线路沿线电压的变化规律截然不同:空载线路两端电压相等，而中间点(1/4波长处)电压为零。也就是说，空载线路末端电压与带负荷时电压接近，基本上不需要安装无功补偿设备；HWACT线路无需无功补偿，中途不需要设开关站，可以实现真正的点对点输电，减少下一级电网的分流。实际输电能力很强。一回特高压HWACT可以输送8GW左右的电力；在半波长的这种特定的超远距离送电，情况却相反。HWACT输电的经济性不仅优于中短距离的HVAC，也优于HVDC半波长输电线路也带来一些特殊的保护问题。对距离保护而言，由于其特殊的运行特性和故障特性。常规的距离保护无法区分近区故障和远端区外故障(附图3)，从而失效。因此，需要提供一种适用于半波长交流输电线路的保护方法。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法。本专利技术的技术方案是：所述方法包括：步骤1：计算所述半波输电线路中测量点的阻抗模值|ZM|；步骤2：计算所述半波输电线路中点处的补偿阻抗模值|Z′M|；步骤3：确定所述补偿阻抗模值的变化量|ΔZ′M|；步骤4：对所述半波输电线路的中段阻抗保护动作进行判别。优选的，所述步骤1中计算测量点的阻抗模值ZM的计算公式为：|ZM|=|UM||IM|---(1)]]>其中，UM为测量点的电压相量，IM为测量点的电流相量。优选的，所述步骤2中补偿阻抗模值Z′M的计算公式为：|ZM′|=|UMch(lγ)-ZCIMsh(lγ)-UMsh(lγ)/ZC+IMch(lγ)|---(2)]]>其中，l为半波输电线路的长度的一半，UM为测量点的电压相量，IM为测量点的电流相量；γ为半波输电线路的传播常数，Y0为单位长度半波输电线路的导纳值，Z0为单位长度半波输电线路的阻抗值，ZC为波阻抗，优选的，所述步骤3中补偿阻抗模值的变化量ΔZ′M的计算公式为：|ΔZ′M|＝|Z0M’|-|ZM’|(3)其中，|Z0M'|为故障前的补偿阻抗模值。优选的，所述步骤4中对半波输电线路的中段阻抗保护动作进行判别包括：第一判据：判断补偿阻抗模值是否满足|Z′M|＜k1|ZM|；第二判据：判断补偿阻抗模值是否满足|Z′M|＜k2|ZC|；；第三判据：判断补偿阻抗模值的变化量是否满足|ΔZ′M|＞k3|ZC|；若所述第一判据、第二判据和第三判据同时成立时，则半波输电线路的中段发生故障，中段保护元件启动保护动作；其中，ZC为波阻抗，Y0为单位长度半波输电线路的导纳值，Z0为单位长度半波输电线路的阻抗值；k1、k2和k3分别为判断系数。与最接近的现有技术相比，本专利技术的优异效果是：1、本专利技术提供的一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，解决了现有技术中常规距离保护无法区分近区和远端区外故障，线路中段故障拒动，保护范围无法确定的问题；2、本专利技术提供的一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，仅利用单端电气量，不依赖通信通道，可以较好地实现本线路中段的后备保护，具有较高的可靠性和灵敏度；3、本专利技术提供的一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，实施简单，判据明确，可靠性高。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1：本专利技术实施例中半波输电线路示意图；图2：本专利技术实施例中一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法流程图；图3：本专利技术实施例中半波输电线路沿线故障时测量阻抗模值示意图；图4：本专利技术实施例中半波输电线路0km处故障时沿线补偿阻抗示意图；图5：本专利技术实施例中半波输电线路500km处故障时沿线补偿阻抗示意图；图6：本专利技术实施例中半波输电线路1000km处故障时沿线补偿阻抗示意图；图7：本专利技术实施例中半波输电线路1500km处故障时沿线补偿阻抗示意图；图8：本专利技术实施例中半波输电线路2000km处故障时沿线补偿阻抗示意图；图9：本专利技术实施例中半波输电线路2500km处故障时沿线补偿阻抗示意图；图10：本专利技术实施例中半波输电线路3000km处故障时沿线补偿阻抗示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提供的一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，利用均匀传输线防尘的稳态解，由保护装置安装点多额电压和电流，可以推导出半波长输电线路沿线的补偿电压和补偿电流，从而可以确定沿线补偿阻抗，其实施例如图2所示，具体为：一、计算半波输电线路中测量点的阻抗模值ZM。如图1所示，长度为3000km的半波长输电线路MN，M侧为送电侧，N为受电侧。补偿点为重点，即距离M侧1500km处。保护装置安装在M侧母线，保护装置采集的电气量为电压和电流。本实施例中对测量点进行电流、电压采用，并利用全波傅氏算法计算得到测量点的电压、电流相量幅值从而得到测量点的阻抗模值，具体为：1、对保护装置安装处的电压和电流进行采样，并进行低通滤波，得到电压、电流的第k次电流采样值i(k)和电压采样值u(k)。2、对i(k)和u(k)进行傅里叶变换得到电压相量的实部Ur和虚部Ir，得到电流相量的实部Ui和虚部Ii：Ur=1N[2Σk=1N-1uksin(k2πN)]---(1)]]>Ir=1N[2Σk=1N-1iksin(k2πN)]---(2)]]>Ui=1N[2Σk=1N-1ukcos(k2πN)]---(3)]]>Ii=本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：计算所述半波输电线路中测量点的阻抗模值|ZM|；步骤2：计算所述半波输电线路中点处的补偿阻抗模值|Z′M|；步骤3：确定所述补偿阻抗模值的变化量|ΔZ′M|；步骤4：对所述半波输电线路的中段阻抗保护动作进行判别。

【技术特征摘要】
1.一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：计算所述半波输电线路中测量点的阻抗模值|ZM|；
步骤2：计算所述半波输电线路中点处的补偿阻抗模值|Z′M|；
步骤3：确定所述补偿阻抗模值的变化量|ΔZ′M|；
步骤4：对所述半波输电线路的中段阻抗保护动作进行判别。
2.如权利要求1所述的一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，其特征在于，所
述步骤1中计算测量点的阻抗模值ZM的计算公式为：
|ZM|=|UM||IM|---(1)]]>其中，UM为测量点的电压相量，IM为测量点的电流相量。
3.如权利要求1所述的一种适用于半波输电线路的中段阻抗保护方法，其特征在于，所
述步骤2中补偿阻抗模值Z′M的计算公式为：
|ZM′|=|UMch(lγ)-ZCIMsh(lγ)-UMsh(lγ)/ZC+IMch(lγ)|---(2)]]>其中，l为半波输电线路的长度的一半，UM为测量点的电压相量，IM为测量点的电流
相量；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜丁香，柳焕章，周泽昕，李肖，郭雅蓉，王兴国，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，华中电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11