并联电抗补偿线路行波差动保护方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种并联电抗补偿线路行波差动保护方法。方法包括，实时采集线路任一端的序量电压，计算并联电抗器电流，启动保护后，采集采样时间窗内电压和电流；根据电压、电流及并联电抗器电流计算电流行波；根据线路双端相差传输时延电流行波之差得到保护时间窗内的行波差动电流，根据线路双端相差传输时延电流行波之和得到保护时间窗内的行波制动电流；计算行波差动电流的暂态高频和暂态低频能量、行波制动电流的暂态低频能量；构造判据；根据判据，确定是否启动保护。本发明专利技术对采样率和通信速率的要求不高，不受高压输电线路中普遍采用的电容式电压互感器的有限频带影响，动作速度快，在保证可靠性前提下，高阻接地故障时足够灵敏。

Parallel reactance compensation line traveling wave differential protection method, device, equipment and medium

The invention provides a parallel reactance compensation line traveling wave differential protection method. The method includes, collecting the sequence voltage at one end of the line in real time, calculating the current of the shunt reactor, collecting the voltage and current in the sampling time window after starting the protection, and calculating the current traveling wave according to the voltage, current and shunt reactor current, and get the protection time window according to the difference of the transmission delay of the transmission delay of the two ends of the line. Traveling wave differential current, the traveling wave braking current in the protection time window is obtained according to the sum of the transmission delay of the two terminal phase difference, and the transient frequency and transient low frequency energy of the traveling wave differential current and the transient low frequency energy of the traveling wave braking current are calculated, and the construction criterion is made, and the protection is determined according to the criterion. The invention has low demand for sampling rate and communication rate, and is not affected by the limited frequency band of the capacitive voltage transformer commonly used in the high voltage transmission line, and the motion speed is fast. Under the premise of ensuring the reliability, the high impedance grounding fault is sensitive enough.

【技术实现步骤摘要】
并联电抗补偿线路行波差动保护方法、装置、设备及介质
本专利技术涉及电力系统继电保护领域，具体而言，涉及一种并联电抗补偿线路行波差动保护方法，一种并联电抗补偿线路行波差动保护装置，一种计算机设备，一种计算机可读存储介质。
技术介绍
我国能源资源分布不平衡，需要发展长距离大容量的超特高压输电线路，实现能源的优化配置。为了能够补偿线路的容性充电功率，有效限制系统中工频过电压和操作过电压，降低绝缘费用，加速线路故障后电弧熄灭速度，提高故障重合闸成功率，增加系统的暂态稳定性，超特高压输电线路的两端一般根据需要会配置一定容量的并联电抗器作为补偿。超特高压输电线路作为电网传输能量的主动脉，需要快速、可靠、灵敏和有选择的继电保护来保证整个系统的安全稳定运行。电流差动保护具有构成简单、绝对选择性、天然选相能力等特点，作为输电线路的主保护之一，在保护线路安全和提高电网暂态稳定性上发挥了重要作用。由于超特高压输电线路输电距离长，分布电容电流明显，故障后电流互感器饱和严重，需耐受过渡电阻要求高，使得电流差动保护的性能面临严重挑战。行波差动保护是根据线路两端行波电流之差判断线路故障的一种保护方法，其基本原理是分布参数线路模型上的行波传输不变性，完全不受分布电容电流的影响，并且可构成超高速保护。上世纪70年代末，基于无损线的行波传输不变性，日本学者首先提出了行波差动保护的基本原理，不过受限于理论不完备与有限的硬件水平和通信水平，该原理并没有得到实际推广应用。我国由于大力发展超特高压输电线路，在21世纪后对行波差动保护有较多研究，不过目前应用到现场的行波差动保护只用到了电气量的工频分量，需要经过低频滤波，动作速度较慢，受电流互感器饱和影响，并且高阻接地故障时可能拒动；而理论研究中采用高频信息的行波差动保护虽然动作速度快，不受电流互感器饱和影响，但受限于现场的电容式电压互感器和现有的通信水平，并不能实用。此外，并联电抗器的配置，使得超特高压输电线路的完整性受到破坏，行波差动保护的原理不能直接应用，需要采取措施消除并联电抗器的影响。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一方面在于提出了一种并联电抗补偿线路行波差动保护方法。本专利技术的另一方面在于提出了一种并联电抗补偿线路行波差动保护装置。本专利技术的又一方面在于提出了一种计算机设备。本专利技术的又一方面在于提出了一种计算机可读存储介质。有鉴于此，本专利技术提出了一种并联电抗补偿线路行波差动保护方法，用于双端分别配置并联电抗器的超特高压输电线路，该保护方法包括：实时采集被保护线路任一端的三个序量电压，计算并联电抗器电流；在启动保护后，采集采样时间窗内被保护线路任一端的三相电压和三相电流；根据三相电压和三相电流以及并联电抗器电流，计算采样时间窗内第一电流行波；向被保护线路另一端发送采样时间窗内第一电流行波，并接收另一端发送的采样时间窗内与第一电流行波相差传输时延的第二电流行波；根据第一电流行波与第二电流行波之差得到保护时间窗内行波差动电流，根据第一电流行波与第二电流行波之和得到保护时间窗内行波制动电流；计算行波差动电流的暂态高频能量和暂态低频能量、行波制动电流的暂态低频能量；根据保护时间窗内最大行波差动电流构造第一判据C1，根据行波差动电流的暂态低频能量和行波制动电流的暂态低频能量构造第二判据C2，根据行波差动电流的暂态高频能量和行波差动电流的暂态低频能量构造第三判据C3；根据第一判据C1，第二判据C2，及第三判据C3，确定是否启动保护。根据本专利技术的并联电抗补偿线路行波差动保护方法，实时采集被保护线路任一端的三个序量电压，计算并联电抗器电流；在启动线路保护后，采样所保护电力线路任一端(本端或对端)的电压和电流；根据采集的电流和并联电抗器电流，计算并联电抗器线路侧电流；根据采集的电压和并联电抗器侧电流，计算得到任一端的第一电流行波；通过通信设备向另一端发送第一电流行波，并接收另一端发送的第二电流行波(本领域技术人员应该理解，第二电流行波是基于另一端采样的电压和电流计算得到的)；根据双端相差传输时延电流行波之差得到行波差动电流，根据双端相差传输时延电流行波之和得到行波制动电流；利用保护时间窗内最大行波差动电流构成基本保护判据(即第一判据C1)，利用行波差动电流和行波制动电流的暂态低频能量构成制动比判据(即第二判据C2)作为主保护判据，利用行波差动电流的暂态高频能量和暂态低频能量构成能量比判据(即第三判据C3)作为针对高阻接地故障的保护判据。根据基本判据、制动比判据和能量比判据，保护并联电抗补偿线路。与现有的并联电抗补偿线路行波差动保护方法相比，行波差动电流的计算对采样率和通信速率的要求不高，不受高压输电线路中普遍采用的电容式电压互感器的有限频带影响，动作速度快，在保证可靠性的前提下，高阻接地故障时足够灵敏。在上述技术方案中，优选地，被保护线路的任一端的判据为：其中，iXk(t)(k＝a,b,c)为行波差动电流，ELXk(k＝a,b,c)为行波差动电流的暂态低频能量，ELZk(k＝a,b,c)为行波制动电流的暂态低频能量，EHXk(k＝a,b,c)为行波差动电流的暂态高频能量；Iset、ηset和γset分别是第一判据C1整定值、第二判据C2整定值和第三判据C3整定值。在上述任一技术方案中，优选地，根据第一判据C1，第二判据C2，及第三判据C3，确定是否启动保护的步骤，包括：判断第一判据C1，如果三相都不满足第一判据C1，保护不动作；否则判断第二判据C2，如果三相中任一相满足第二判据C2，则发出保护信号，如果三相都不满足第二判据C2，则判断第三判据C3，如果三相中任一相满足第三判据C3，则发出保护信号，否则保护不动作。在该技术方案中，根据判据判断是否保护动作，判断过程如下：首先，判断判据C1，如果三相行波差动电流中每一相在保护时间窗内的最大绝对值都不大于第一判据C1的整定值Iset，保护不动作；否则，判断判据C2，如果三相行波差动电流的暂态低频能量与三相行波制动电流的暂态低频能量之比ηk(k＝a,b,c)三相中任一相大于第二判据C2的整定值ηset，则保护动作；如果三相都不大于第二判据C2的整定值ηset，则判断判据C3，如果三相行波差动电流的暂态高频能量与三相行波差动电流的暂态低频能量之比λk(k＝a,b,c)三相中任一相大于第三判据C3的整定值λset，则保护动作；否则，保护动作。在上述任一技术方案中，优选地，根据实时采集被保护线路任一端的三个序量电压，计算并联电抗器电流的步骤，具体包括根据以下第一预设公式进行计算：其中，Lp(p＝1,2,0)是并联电抗器的序量电感值，up(t)是序量电压，Tf是采样间隔时间；iLp(t)(p＝1,2,0)是并联电抗器侧电流的序量，其初值取为0。在该技术方案中，从行波差动电流中消除并联电抗器电流，利用时间窗内最大行波差动电流构成基本保护判据，利用行波差动电流和行波制动电流的暂态低频能量构成制动比判据作为主保护判据，利用行波差动电流的暂态高频能量和暂态低频能量构成能量比判据作为针对高阻接地故障的保护判据，根据基本判据、制动比判据和能量比判据，保护并联电抗补偿线路。在上述任一技术方案中，优选地，根据三相电压和三相电流以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，用于双端分别配置并联电抗器的超特高压输电线路，所述保护方法包括：实时采集被保护线路任一端的三个序量电压，根据所述三个序量电压，实时计算并联电抗器电流；在启动保护后，采集采样时间窗内被保护线路任一端的三相电压和三相电流；根据所述三相电压和所述三相电流以及所述并联电抗器电流，计算所述采样时间窗内第一电流行波；向所述被保护线路另一端发送所述采样时间窗内的第一电流行波，并接收所述另一端发送的所述采样时间窗内与所述第一电流行波相差传输时延的第二电流行波；根据所述第一电流行波与所述第二电流行波之差得到保护时间窗内行波差动电流，根据所述第一电流行波与所述第二电流行波之和得到所述保护时间窗内行波制动电流；计算所述行波差动电流的暂态高频能量和暂态低频能量、所述行波制动电流的暂态低频能量；根据所述保护时间窗内最大行波差动电流构造第一判据C1，根据所述行波差动电流的暂态低频能量和所述行波制动电流的暂态低频能量构造第二判据C2，根据所述行波差动电流的暂态高频能量和所述行波差动电流的暂态低频能量构造第三判据C3；根据所述第一判据C1，所述第二判据C2，及所述第三判据C3，确定是否启动保护。...

【技术特征摘要】
1.一种并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，用于双端分别配置并联电抗器的超特高压输电线路，所述保护方法包括：实时采集被保护线路任一端的三个序量电压，根据所述三个序量电压，实时计算并联电抗器电流；在启动保护后，采集采样时间窗内被保护线路任一端的三相电压和三相电流；根据所述三相电压和所述三相电流以及所述并联电抗器电流，计算所述采样时间窗内第一电流行波；向所述被保护线路另一端发送所述采样时间窗内的第一电流行波，并接收所述另一端发送的所述采样时间窗内与所述第一电流行波相差传输时延的第二电流行波；根据所述第一电流行波与所述第二电流行波之差得到保护时间窗内行波差动电流，根据所述第一电流行波与所述第二电流行波之和得到所述保护时间窗内行波制动电流；计算所述行波差动电流的暂态高频能量和暂态低频能量、所述行波制动电流的暂态低频能量；根据所述保护时间窗内最大行波差动电流构造第一判据C1，根据所述行波差动电流的暂态低频能量和所述行波制动电流的暂态低频能量构造第二判据C2，根据所述行波差动电流的暂态高频能量和所述行波差动电流的暂态低频能量构造第三判据C3；根据所述第一判据C1，所述第二判据C2，及所述第三判据C3，确定是否启动保护。2.根据权利要求1所述的并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，所述任一端的判据为：其中，iXk(t)(k＝a,b,c)为所述行波差动电流，ELXk(k＝a,b,c)为所述行波差动电流的暂态低频能量，ELZk(k＝a,b,c)为所述行波制动电流的暂态低频能量，EHXk(k＝a,b,c)为所述行波差动电流的暂态高频能量；Iset、ηset和γset分别是第一判据C1整定值、第二判据C2整定值和第三判据C3整定值。3.根据权利要求2所述的并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，所述根据所述第一判据C1，所述第二判据C2，及所述第三判据C3，确定是否启动保护的步骤，包括：判断所述第一判据C1，如果三相都不满足所述第一判据C1，保护不动作；否则判断所述第二判据C2，如果三相中任一相满足所述第二判据C2，则发出保护信号，如果三相都不满足所述第二判据C2，则判断第三判据C3，如果三相中任一相满足所述第三判据C3，则发出保护信号，否则保护不动作。4.根据权利要求1至3中任一项所述的并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，根据实时采集被保护线路任一端的三个序量电压，计算并联电抗器电流的步骤，具体包括根据以下第一预设公式进行计算：其中，Lp(p＝1,2,0)是所述并联电抗器的序量电感值，up(t)(p＝1,2,0)是所述序量电压，Tf是采样间隔时间；iLp(t)(p＝1,2,0)是所述并联电抗器的序量电流，其初值取为0。5.根据权利要求4所述的并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，所述根据所述三相电压和所述三相电流以及所述并联电抗器电流，计算所述采样时间窗内第一电流行波的步骤，包括：计算所述三相电流与所述并联电抗器电流的差值，得到所述并联电抗器侧电流；通过相模变换，将所述三相电压和所述并联电抗器侧电流分别变换为三个模量电压usj(t)(j＝α,β,0)和三个模量并联电抗器侧电流i'sj(t)(j＝α,β,0)；相模变换的计算公式为：根据所述三个模量电压uj(t)(j＝α,β,0)和所述三个模量并联电抗器侧电流i'j(t)(j＝α,β,0)，按照第二预设公式计算所述第一电流行波；其中，当所述任一端为所述被保护线路本端时，所述第二预设公式为：当所述任一端为所述被保护线路对端时，所述第二预设公式为：其中，ibj(t)、ifj(t)分别为所述第一电流行波中的反向电流行波和正向电流行波，Zcj为所述被保护线路的波阻抗。6.根据权利要求5所述的并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，所述根据所述第一电流行波与所述第二电流行波之差得到保护时间窗内行波差动电流，根据所述第一电流行波与所述第二电流行波之和得到所述保护时间窗内行波制动电流的步骤，具体包括根据以下公式进行计算：当所述任一端为所述被保护线路本端时，所述公式为：当所述任一端为所述被保护线路对端时，所述公式为：其中，τj(j＝α,β,0)表示所述传输时延，isbj(t)、isfj(t)分别为所述第一电流行波中的反向电流行波和正向电流行波，irbj(t)、irfj(t)分别为所述第二电流行波中的反向电流行波和正向电流行波，iXj(t)(j＝α,β,0)表示所述行波差动电流，iZj(t)(j＝α,β,0)表示所述行波制动电流。7.根据权利要求6所述的并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，所述保护方法还包括：通过模相变换，将所述三个模量行波差动电流iXj(t)(j＝α,β,0)和所述三个模量行波制动电流iZj(t)(j＝α,β,0)变换为三个相量行波差动电流iXk(t)(k＝a,b,c)和三个相量行波制动电流iZk(t)(k＝a,b,c)；其中模相变换的计算公式为：8.根据权利要求1至3中任一项所述的并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，所述计算所述行波差动电流的暂态高频能量和暂态低频能量，所述行波制动电流的暂态低频能量的步骤，包括：对所述行波差动电流和所述行波制动电流进行二进离散小波变换，分解得到前h个尺度的小波分量Wf(n,2d)和逼近分量Vf(n,2d)，其中d＝1,2,3,…,h；根据所述前h个尺度的小波分量Wf(n,2d)和逼近分量Vf(n,2d)，计算所述暂态高频能量和所述暂态低频能量；其中，计算所述暂态高频能量和所述暂态低频能量的公式为：9.根据权利要求8所述的并联电抗补偿线路行波差动保护方法，其特征在于，二进离散小波变换的计算公式为：其中，h(m)和g(m)是滤波器系数，Vf(n,20)即是所述行波差动电流、所述行波制动电流的离散序列。10.一种并联电抗补偿线路行波差动保护装置，其特征在于，用于双端分别配置并联电抗器的超特高压输电线路，所述保护装置包括：获取单元，用于实时采集被保护线路任一端的三个序量电压；以及在启动...

【专利技术属性】
技术研发人员：董新洲，雷傲宇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11