基于瞬时功率突变量半波长交流输电线路故障选相方法技术

本发明专利技术公开了一种基于瞬时功率突变量半波长交流输电线路故障选相方法，解决了1000千伏及以上特高压半波长交流输电线路各种故障类型下的故障相别判断的问题。取得用于特高压半波长输电线路故障选相的瞬时功率突变量整定值Δp2和瞬时功率突变量比值整定值Δk；对半波长输电线路送端母线电压互感器的A相、B相和C相的二次电压进行采样，得到三相电压瞬时值；对半波长输电线路送端保护安装处电流互感器的A相、B相和C相的二次电流进行采样，得到三相电流瞬时值；计算出三相功率瞬时值pa(k)、pb(k)和pc(k)；将A、B、C三相瞬时功率的100Hz分量的突变量Δpa2(k)、Δpb2(k)和Δpc2(k)分别与瞬时功率突变量整定值Δp2进行比较。能够快速判断出半波长输电线路故障相别。

【技术实现步骤摘要】
基于瞬时功率突变量半波长交流输电线路故障选相方法
本专利技术涉及一种特高压半波长交流输电线路的故障选相方法，适用于1000kV及以上的半波长交流输电线路各种故障类型下故障相别的判断。
技术介绍
特高压半波长输电是一种大容量、远距离新型交流输电技术，其输电线路长度在50Hz时达到约3000km。因此，当特高压半波长输电线路发生故障时，需要快速有选择性地切除故障，避免造成更大范围的停电事故。目前，交流输电系统均利用微机继电保护装置来判断故障，并用断路器快速切除故障。对于微机继电保护装置，当输电线路发生故障时，在处理故障之前，需要预先进行故障类型和相别的选择和判断，识别出故障相别之后，才能进行下一步的故障处理。选相元件只承担选相任务，不进行故障测距和故障方向判断。微机继电保护装置的CPU在判断多种故障相别时，会消耗大量的时间，因此，如何快速地有效地选择故障相别对于快速处理故障具有十分重要的意义。交流输电线路微机保护常用的选相元件有：相电流、低电压、阻抗、差电流，以及序分量选相。但对特高压半波长输电线路，由于其正常运行与故障特性与常规输电线路有显著的差别，故障选相时，这些常规的选相方法均不适用于特高压半波长输电线路。在频率为50Hz时，1000kV特高压半波长交流输电线路的长达3000km，此时，输电线路长度与电磁波波长已达到一个可以比拟的程度，电磁波沿线路的传播时间是不能忽略的，半波长输电线路的故障特性与普通短距离输电线路相比，有明显的不同，当发生故障时，如何正确判断并识别出故障相别，对于保护装置进一步处理故障、缩短故障持续时间、保障电网安全可靠运行，意义重大。特高压半波长交流输电作为解决远距离大规模电能输送问题和构建全球能源互联网的有效手段，未来发展空间巨大，如何能及时地准确地可靠地识别特高压半波长交流输电线路的故障相别，是现场急需要解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于瞬时功率突变量的半波长交流输电线路故障选相方法，解决了1000kV及以上特高压半波长交流输电线路各种故障类型下故障相别判断困难的技术难题。本专利技术是通过以下技术方案解决以上技术问题的：一种基于瞬时功率突变量的半波长交流输电线路故障选相方法，以特高压半波长交流输电线路的送端为依据，当特高压半波长交流输电线路的送端保护装置启动后，送端保护装置根据启动前后瞬时功率中100Hz分量的突变量进行判别，包括以下步骤：第一步、获取用于特高压半波长输电线路故障选相的瞬时功率突变量整定值Δp2和瞬时功率突变量比值整定值Δk；第二步、送端保护装置启动后，进入故障选相程序：取得，送端保护装置启动之前两个周期的半波长输电线路送端母线的A相、B相和C相的电压互感器二次电压的采样值和送端保护装置启动后的半波长输电线路送端母线的A相、B相和C相的电压互感器二次电压的采样值：ua(k)、ub(k)和uc(k)；将送端保护装置启动前及启动后的电压互感器二次电压的采样值，按时间顺序排列成一个电压值数列，该电压值数列的第一个采样点标记为k＝1，之后的采样点标记为k＝2、3、4…；第三步、取得，送端保护装置启动之前两个周期的半波长输电线路送端保护安装处的A相、B相和C相电流互感器二次电流的采样值和送端保护装置启动后半波长输电线路送端保护安装处的A相、B相和C相电流互感器二次电流的采样值：ia(k)、ib(k)和ic(k)；将送端保护装置启动前及启动后的采样值，按时间顺序排列成一个电流值数列，该电流值数列的第一个采样点标记为k＝1，之后的采样点标记为k＝2、3、4…；第四步、根据第二步得到的电压互感器二次电压的采样值和第三步得到的电流互感器二次电流的采样值，计算出送端保护装置启动之前半波长输电线路送端的瞬时功率，以及送端保护装置启动后半波长输电线路送端的瞬时功率，计算公式如下：pa(k)＝ua(k)×ia(k)；pb(k)＝ub(k)×ib(k)；pc(k)＝uc(k)×ic(k)；第五步、利用全周傅立叶变换，对第四步得到的送端保护装置启动之前半波长输电线路送端的瞬时功率，以及送端保护装置启动后半波长输电线路送端的瞬时功率，进行滤波处理，提取出其中的100Hz分量pa2(k)、pb2(k)和pc2(k)；在计算k＝1、2、3、4…中的每个采样点时，都要用到该采样点之后一个周期内的采样点的瞬时功率值，这里用pa(n)表示，n＝0，1，2，…N-1，n＝0对应的是要计算的采样点的瞬时功率；计算公式如下：其中：ω—送端母线电压互感器二次基波电压角频率；N—50Hz工频每周期的采样点数；Δt—采样间隔；则，A相瞬时功率100Hz分量幅值为：同理，可以求得B、C两相瞬时功率100Hz分量幅值pb2(k)和pc2(k)；第六步、根据第五步计算得到的送端保护装置启动之前半波长输电线路送端的瞬时功率100Hz分量和送端保护装置启动后半波长输电线路送端的瞬时功率100Hz分量，从送端保护装置启动时刻开始，计算出A相瞬时功率的100Hz分量的突变量Δpa2(k)；计算公式如下：Δpa2(k)＝||pa2(k)-pa2(k-N)|-|pa2(k-N)-pa2(k-2N)||；N—50Hz工频每周期的采样点数；k＝2N+1，2N+2，┈；同理，计算出B相瞬时功率的100Hz分量的突变量和C相瞬时功率的100Hz分量的突变量：Δpb2(k)、Δpc2(k)；第七步、将瞬时功率100Hz分量的突变量Δpa2(k)、Δpb2(k)和Δpc2(k)分别与瞬时功率突变量整定值Δp2进行比较；将瞬时功率100Hz分量的突变量Δpa2(k)、Δpb2(k)和Δpc2(k)之间的比值与瞬时功率突变量比值整定值Δk进行比较：当Δpa2(k)≥Δp2，且max[Δpb2(k)，Δpc2(k)]＜Δp2时，表明发生A相故障，判定为A相接地故障；当Δpb2(k)≥Δp2，且max[Δpa2(k)，Δpc2(k)]＜Δp2时，表明发生B相故障，判定为B相接地故障；当Δpc2(k)≥Δp2，且max[Δpa2(k)，Δpb2(k)]＜Δp2时，表明发生C相故障，判定为C相接地故障；当min[Δpa2(k)，Δpb2(k)]≥Δp2，且Δpc2(k)＜Δp2时，表明发生A相和B相故障，判定为AB相间短路故障或AB相间短路接地故障；当min[Δpb2(k)，Δpc2(k)]≥Δp2，且Δpa2(k)＜Δp2时，表明发生B相和C相故障，判定为BC相间短路故障或BC相间短路接地故障；当min[Δpc2(k)，Δpa2(k)]≥Δp2，且Δpb2(k)＜Δp2时，表明发生C相和A相故障，判定为CA相间短路故障或CA相间短路接地故障；当min[Δpa2(k)，Δpb2(k)，Δpc2(k)]≥Δp2，表明发生ABC三相故障，判定为ABC三相故障；当max[Δpa2(k)，Δpb2(k)，Δpc2(k)]＜Δp2，且Δpa2(k)≥Δk×max[Δpb2(k)，Δpc2(k)]，表明发生A相故障，判定为A相经过渡电阻接地故障；当max[Δpa2(k)，Δpb2(k)，Δpc2(k)]＜Δp2，且Δpb2(k)≥Δk×max[Δpa2(k)，Δpc2(k)]，表明发生B相故障，判定为B相经过渡电阻接地故障；当max[Δpa2(k本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于瞬时功率突变量半波长交流输电线路故障选相方法，以特高压半波长交流输电线路的送端为依据，当特高压半波长交流输电线路的送端保护装置启动后，送端保护装置根据启动前后瞬时功率中100Hz分量的突变量进行判别，包括以下步骤：第一步、获取用于特高压半波长输电线路故障选相的瞬时功率突变量整定值Δp2和瞬时功率突变量比值整定值Δk；第二步、送端保护装置启动后，进入故障选相程序：取得，送端保护装置启动之前两个周期的半波长输电线路送端母线的A相、B相和C相的电压互感器二次电压的采样值和送端保护装置启动后的半波长输电线路送端母线的A相、B相和C相的电压互感器二次电压的采样值：ua(k)、ub(k)和uc(k)；将送端保护装置启动前及启动后的电压互感器二次电压的采样值，按时间顺序排列成一个电压值数列，该电压值数列的第一个采样点标记为k＝1，之后的采样点标记为k＝2、3、4…；第三步、取得，送端保护装置启动之前两个周期的半波长输电线路送端保护安装处的A相、B相和C相电流互感器二次电流的采样值和送端保护装置启动后半波长输电线路送端保护安装处的A相、B相和C相电流互感器二次电流的采样值：ia(k)、ib(k)和ic(k)；将送端保护装置启动前及启动后的采样值，按时间顺序排列成一个电流值数列，该电流值数列的第一个采样点标记为k＝1，之后的采样点标记为k＝2、3、4…；第四步、根据第二步得到的电压互感器二次电压的采样值和第三步得到的电流互感器二次电流的采样值，计算出送端保护装置启动之前半波长输电线路送端的瞬时功率，以及送端保护装置启动后半波长输电线路送端的瞬时功率，计算公式如下：pa(k)＝ua(k)×ia(k)；pb(k)＝ub(k)×ib(k)；pc(k)＝uc(k)×ic(k)；第五步、利用全周傅立叶变换，对第四步得到的送端保护装置启动之前半波长输电线路送端的瞬时功率，以及送端保护装置启动后半波长输电线路送端的瞬时功率，进行滤波处理，提取出其中的100Hz分量pa2(k)、pb2(k)和pc2(k)；在计算k＝1、2、3、4…中的每个采样点时，都要用到该采样点之后一个周期内的采样点的瞬时功率值，这里用pa(n)表示，n＝0，1，2，…N‑1，n＝0对应的是要计算的采样点的瞬时功率；计算公式如下：...

【技术特征摘要】
1.一种基于瞬时功率突变量半波长交流输电线路故障选相方法，以特高压半波长交流输电线路的送端为依据，当特高压半波长交流输电线路的送端保护装置启动后，送端保护装置根据启动前后瞬时功率中100Hz分量的突变量进行判别，包括以下步骤：第一步、获取用于特高压半波长输电线路故障选相的瞬时功率突变量整定值Δp2和瞬时功率突变量比值整定值Δk；第二步、送端保护装置启动后，进入故障选相程序：取得，送端保护装置启动之前两个周期的半波长输电线路送端母线的A相、B相和C相的电压互感器二次电压的采样值和送端保护装置启动后的半波长输电线路送端母线的A相、B相和C相的电压互感器二次电压的采样值：ua(k)、ub(k)和uc(k)；将送端保护装置启动前及启动后的电压互感器二次电压的采样值，按时间顺序排列成一个电压值数列，该电压值数列的第一个采样点标记为k＝1，之后的采样点标记为k＝2、3、4…；第三步、取得，送端保护装置启动之前两个周期的半波长输电线路送端保护安装处的A相、B相和C相电流互感器二次电流的采样值和送端保护装置启动后半波长输电线路送端保护安装处的A相、B相和C相电流互感器二次电流的采样值：ia(k)、ib(k)和ic(k)；将送端保护装置启动前及启动后的采样值，按时间顺序排列成一个电流值数列，该电流值数列的第一个采样点标记为k＝1，之后的采样点标记为k＝2、3、4…；第四步、根据第二步得到的电压互感器二次电压的采样值和第三步得到的电流互感器二次电流的采样值，计算出送端保护装置启动之前半波长输电线路送端的瞬时功率，以及送端保护装置启动后半波长输电线路送端的瞬时功率，计算公式如下：pa(k)＝ua(k)×ia(k)；pb(k)＝ub(k)×ib(k)；pc(k)＝uc(k)×ic(k)；第五步、利用全周傅立叶变换，对第四步得到的送端保护装置启动之前半波长输电线路送端的瞬时功率，以及送端保护装置启动后半波长输电线路送端的瞬时功率，进行滤波处理，提取出其中的100Hz分量pa2(k)、pb2(k)和pc2(k)；在计算k＝1、2、3、4…中的每个采样点时，都要用到该采样点之后一个周期内的采样点的瞬时功率值，这里用pa(n)表示，n＝0，1，2，…N-1，n＝0对应的是要计算的采样点的瞬时功率；计算公式如下：其中：ω—送端母线电压互感器二次基波电压角频率；N—50Hz工频每周期的采样点数；Δt—采样间隔；则，A相瞬时功率100Hz分量幅值为：同理，可以求得B、C两相瞬时功率100Hz分量幅值pb2(k)和pc2(k)；第六步、根据第五步计算得到的送端保护装置启动之前半波长输电线路送端的瞬时功率100Hz分量和送端保护装置启动后半波长输电线路送端的瞬时功率100Hz分量，从送端保护装置启动时刻开始，计算出A相瞬时功率的100Hz分量的突变量Δpa2(k)；计算公式如下：Δpa2(k)＝||pa2(k)-pa2(k-N)|-|pa2(k-N)-pa2(k-2N)||；N—50Hz工频每周期的采样点数；k＝2N+1，2N+2，┈；同理，计算出B相瞬时功率的100Hz分量的突变量和C相瞬时功率的100Hz分量的突变量：Δpb2(k)、Δpc2(k)；第七步、将瞬时功率100Hz分量的突变量Δpa2(k)、Δpb2(k)和Δpc2(k)分别与瞬时功率突变量整定值Δp2进行比较；将瞬时功率100Hz分量的突变量Δpa2(k)、Δpb2(k)和Δpc2(k)之间的比值与瞬时功率突变量比值整定值Δk进行比较：当Δpa2(k)≥Δp2，且max[Δpb2(k)，Δpc2(k)]＜Δp2时，表明发...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐震，刘建国，王小波，陈嘉，张伟，王正，黄纯德，谢东升，李慧勇，张悦，吴明锋，孟晓凯，刘泽辉，柴雯，张健，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14