一种交流线路出口故障的判别方法技术

本发明专利技术公开了一种交流线路出口故障判别方法，包括：设计数字滤波器模拟电容式电压互感器传变特性；由继电保护装置处的电压获得记忆电压；当被保护交流线路发生短路故障时，获得继电保护装置处故障后电压和电流；由记忆电压和故障发生时刻重构虚拟故障电压；将虚拟故障电压和故障后电流经过数字滤波器处理；由线路参数设定出口故障保护范围，利用经数字滤波器处理的故障电流计算第一电压差；利用故障后电压和虚拟故障点电压计算第二电压差；根据故障后一段时间内第一电压差和第二电压差绝对值之和判断是否发生出口故障。本发明专利技术判据简单、动作速度快，能够克服电容式电压互感器暂态过程对出口故障判别的影响，有效提升交流线路出口故障的动作速度。

A Discrimination Method for Outlet Faults of AC Lines

The invention discloses a method for distinguishing faults at the outlet of AC lines, which includes: designing digital filters to simulate the transmission characteristics of capacitive voltage transformers; obtaining memory voltage from the voltage at relay protection devices; obtaining post-fault voltage and current at relay protection devices when short-circuit faults occur on protected AC lines; reconstructing virtual faults from memory voltage and fault occurrence time. Voltage; virtual fault voltage and current after fault are processed by digital filter; fault protection range is set by line parameters, and the first voltage difference is calculated by fault current processed by digital filter; the second voltage difference is calculated by post-fault voltage and virtual fault point voltage; and the absolute sum of the first voltage difference and the second voltage difference is judged by the absolute sum of the first voltage difference and the second voltage difference in a period of time after fault. Is there an exit failure? The method has the advantages of simple criterion and fast operation speed, can overcome the influence of transient process of capacitive voltage transformer on the identification of outlet fault, and effectively improve the operation speed of outlet fault of AC line.

【技术实现步骤摘要】
一种交流线路出口故障的判别方法
本专利技术属于电力系统继电保护领域，更具体地，涉及一种交流线路出口故障的判别方法。
技术介绍
随着交流输电电压等级提升，输送容量进一步扩大，对交流线路保护动作速度提出更高的要求。交流线路近区出口故障作为严重的故障类型，快速有效的判别交流线路近区出口故障对于提升保护动作速度保证系统安全稳定运行具有重要的意义。目前针对交流线路出口近区故障判断由于受到电容式电压互感器暂态传变特性的应用，无法直接根据测量电压判断是否发生出口故障，故通常是根据传统的距离保护测量阻抗进行判断，若测量阻抗接近零则认为发生出口故障，再采取出口故障的应对措施，导致出口短路故障动作时间较长，不利于系统的安全稳定。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种交流线路出口故障的判别方法，由此解决现有技术中存在的对交流线路出口故障判别速度慢，故障切除时间较长的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种交流线路出口故障的判别方法，包括：设计数字滤波器以模拟电容式电压互感器的传变特性，并根据继电保护装置安装处的电压获得记忆电压；在被保护交流线路发生短路故障时，获得所述继电保护装置安装处的故障后电压和故障后电流；根据所述记忆电压和确定的故障时刻，重构虚拟故障点电压，将所述虚拟故障点电压和所述故障后电流经过所述数字滤波器进行滤波处理；将经过所述数字滤波器处理后的故障后电流结合线路参数和预设出口故障保护范围计算整定距离上的电压差作为第一种电压差；将所述故障后电压与经过所述数字滤波器处理的虚拟故障点电压做差得到第二种电压差；根据在故障后预设时间内的所述第一种电压差和所述第二种电压差的绝对值之和之间的大小关系判断是否发生出口故障。优选地，所述设计数字滤波器以模拟电容式电压互感器的传变特性，包括：由继电保护装置根据所述电容式电压互感器的参数，获得所述电容式电压互感器的输出信号与输入信号之间的传递函数，然后通过双线性变换获得数字滤波器。优选地，所述根据所述记忆电压和确定的故障时刻，重构虚拟故障点电压，包括：故障时刻前，虚拟故障点电压为所述记忆电压；故障时刻后，虚拟故障点电压为零。优选地，由u1k(t)＝f[ik(t)]确定所述第一种电压差，其中，k＝a,b,c，分别代表a相，b相和c相，t为t0～t0+T1时间窗内的各时刻，t0为故障时刻，T1为时间窗长度，u1k(t)为故障后的第一种电压差，ik(t)为经过数字滤波处理的故障后电流，f[ik(t)]为ik(t)的函数，表示根据线路模型和相应的线路参数计算出的整定距离上的电压差。优选地，由u2k(t)＝uk(t)-uk_c(t)确定所述第二种电压差，其中，k＝a,b,c，分别代表a相，b相和c相，t为t0～t0+T1时间窗内各时刻，t0为故障时刻，T1为时间窗长度，u2k(t)为故障后第二种电压差，uk(t)为继电保护装置安装处测量的故障时刻后的电压，uk_c(t)为经过数字滤波器处理的对应的故障时刻后的虚拟故障点重构电压。优选地，所述根据在故障后预设时间内的所述第一种电压差和所述第二种电压差的绝对值之和之间的大小关系判断是否发生出口故障，包括：若故障后预设时间内计算的所述第一种电压差的绝对值之和大于所述第二种电压差绝对值之和，则认为发生了出口故障；若故障后预设时间内计算的所述第一种电压差的绝对值之和小于所述第二种电压差绝对值之和，则认为发生了非出口故障。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术利用继电保护装置测量用电容式电压互感器参数设计数字滤波器，将保护安装处测量的故障后电流通过数字滤波器处理之后结合线路参数和设定的出口故障保护范围计算第一种电压差；利用保护安装处记忆电压重构虚拟故障点电压，将虚拟故障点电压经过数字滤波器处理，将保护安装处故障后电压与经过数字滤波器处理的虚拟故障点电压做差得到第二种电压差；取故障后一段时间作为时间窗，比较该时间窗内第一种电压差和第二种电压差绝对值之和的大小判断是否发生了线路出口故障。本专利技术提出的交流线路出口故障判别方法，判据简单、所需数据窗短、能够有效克服电容式电压互感器暂态过程的影响，能够实现交流线路出口故障快速判别，有效提升交流线路出口故障切除速度。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种交流输电系统结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种典型500kV交流输电系统结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种500kV交流输电系统第一继电保护装置正向出口处发生单相接地故障f1时，第一继电保护装置计算的第一种电压差和第二种电压差变化曲线及对应数据窗内计算的第一种电压差和第二种电压差的绝对值之和；其中，图3(a)为计算的第一种电压差和第二种电压差的变化曲线，图3(b)为对应数据窗内计算的第一种电压差和第二种电压差的绝对值之和；图4为本专利技术实施例提供的一种500kV交流输电系统第一继电保护装置反向出口处发生单相接地故障f2时，第一继电保护装置计算的第一种电压差和第二种电压差变化曲线及对应数据窗内计算的第一种电压差和第二种电压差的绝对值之和；其中，图4(a)为计算的第一种电压差和第二种电压差的变化曲线，图4(b)为对应数据窗内计算的第一种电压差和第二种电压差的绝对值之和；图5为本专利技术实施例提供的一种500kV交流输电系统第一继电保护装置正向非出口处发生单相接地故障f3时，第一继电保护装置计算的第一种电压差和第二种电压差变化曲线及对应数据窗内计算的第一种电压差和第二种电压差的绝对值之和；其中，图5(a)为计算的第一种电压差和第二种电压差的变化曲线，图5(b)为对应数据窗内计算的第一种电压差和第二种电压差的绝对值之和；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为第一等值电源、2为第一交流线路、3为第一母线、4为被保护交流线路、5为第二母线、6为第二交流线路、7为第二等值电源、8为第一继电保护装置、9为第二继电保护装置。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。在本专利技术实施例中，利用继电保护装置测量用电容式电压互感器参数设计数字滤波器，将保护安装处测量的故障后电流通过数字滤波器处理之后结合线路参数和设定的出口故障保护范围计算第一种电压差；利用保护安装处记忆电压重构虚拟故障点电压，将虚拟故障点电压经过数字滤波器处理，将保护安装处故障后电压与经过数字滤波器处理的虚拟故障点电压做差得到第二种电压差；取故障后一段时间作为时间窗，比较该时间窗内第一种电压差和第二种电压差绝对值之和的大小判断是否发生了线路出口故障。若故障后一段时间内，计算的第一种电压差的绝对值之和大于第二种电压差绝对值之和，则认为发生了出口故障；若故障后一段时间内，计算的第一种电压差的绝对值之和小于第二种电压差绝对值之和，则认为发生了非出口故障。本专利技术提出的交流线路出口故障判别方法，判据简单、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流线路出口故障的判别方法，其特征在于，包括：设计数字滤波器以模拟电容式电压互感器的传变特性，并根据继电保护装置安装处的电压获得记忆电压；在被保护交流线路发生短路故障时，获得所述继电保护装置安装处的故障后电压和故障后电流；根据所述记忆电压和确定的故障时刻，重构虚拟故障点电压，将所述虚拟故障点电压和所述故障后电流经过所述数字滤波器进行滤波处理；将经过所述数字滤波器处理后的故障后电流结合线路参数和预设出口故障保护范围计算整定距离上的电压差作为第一种电压差；将所述故障后电压与经过所述数字滤波器处理的虚拟故障点电压做差得到第二种电压差；根据在故障后预设时间内的所述第一种电压差和所述第二种电压差的绝对值之和之间的大小关系判断是否发生出口故障。

【技术特征摘要】
1.一种交流线路出口故障的判别方法，其特征在于，包括：设计数字滤波器以模拟电容式电压互感器的传变特性，并根据继电保护装置安装处的电压获得记忆电压；在被保护交流线路发生短路故障时，获得所述继电保护装置安装处的故障后电压和故障后电流；根据所述记忆电压和确定的故障时刻，重构虚拟故障点电压，将所述虚拟故障点电压和所述故障后电流经过所述数字滤波器进行滤波处理；将经过所述数字滤波器处理后的故障后电流结合线路参数和预设出口故障保护范围计算整定距离上的电压差作为第一种电压差；将所述故障后电压与经过所述数字滤波器处理的虚拟故障点电压做差得到第二种电压差；根据在故障后预设时间内的所述第一种电压差和所述第二种电压差的绝对值之和之间的大小关系判断是否发生出口故障。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计数字滤波器以模拟电容式电压互感器的传变特性，包括：由继电保护装置根据所述电容式电压互感器的参数，获得所述电容式电压互感器的输出信号与输入信号之间的传递函数，然后通过双线性变换获得数字滤波器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述记忆电压和确定的故障时刻，重构虚拟故障点电压，包括：故障时刻前，虚拟故障点电压为所述记忆电压；故障时刻后，虚拟故障点电压为零。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：文明浩，陈玉，孙子昌，弯丹辉，郑俊超，王玉玺，王幸主，朱可凡，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42