适用于同塔四回线路跨电压等级跨线故障的距离保护方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于同塔四回线路跨电压等级跨线故障的距离保护方法，包括以下步骤：采集同塔混压四回线路中每回线路每相电压和电流；通过选相元件确定同塔混压四回线路中故障线路和故障相；计算故障相间跨电压等级跨线阻抗，确定保护整定时采用的正序阻抗；确定距离保护整定值，通过将计算得到的跨电压等级跨线阻抗与距离保护整定值进行比较，确定距离保护动作逻辑。

【技术实现步骤摘要】
适用于同塔四回线路跨电压等级跨线故障的距离保护方法
本专利技术涉及电力系统保护与控制领域，具体涉及一种适用于同塔四回线路跨电压等级跨线故障的距离保护方法。
技术介绍
为了应对电力供应的紧张局面和输电走廊的日趋减少等问题，输电网络的建设条件越来越复杂，同塔输电线路架设方式在超特高压系统中不断实现应用。同塔多回输电技术由于共用杆塔，所需出线走廊窄，能够充分利用有限的走廊资源，减少占用土地的面积，同时具有建设速度快，输送能力强，节省投资等优势，能够很好地满足现代电力系统对供电可靠性和大容量输电等要求。同塔输电方式的推广，也给电力系统的故障分析与继电保护带来了巨大的挑战。同塔输电线路由于存在相间和线间的互感耦合、相间和跨线的多种故障类型、线路的布置方式种类繁多以及运行方式繁杂等问题，不仅大大增加了故障分析的难度，同时也使继电保护的选线、选相、配置和整定工作面临巨大的困难。同塔输电线路往往作为电网的主要电力纽带，承担着巨大功率传输的重任，其安全运行对电网的影响极大，所以同塔输电线路保护发生不正确动作将会对电网安全稳定运行构成威胁，甚至影响到电力系统的安全运行，因此同塔多回线路对继电保护的安全性要求更高。对同电压等级同塔线路的跨线故障，国内外已有大量研究，现有继电保护技术亦能很好适应。但不同电压等级的同塔线路的跨线故障，国内外目前鲜有研究。对于同电压等级的同塔双回线路，两回线阻抗参数相同且完全换位时，有：传统基于单回线电气量的测量阻抗无法有效识别同塔输电线路跨线故障。针对此类双回线路的跨线故障，距离保护理论可以通过两回线路故障相间的跨线阻抗进行判断：其中，3I0、3I′0分别是本线路和同塔架设相邻线路的零序电流，是本线路自身的零序电流补偿系数，是相邻线路对本线路的零序电流补偿系数。但是，在跨电压等级同塔四回线路中，由于不同电压等级线路的阻抗参数不同，上述跨线阻抗不再适用于判断跨电压等级跨线故障。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于同塔四回线路跨电压等级跨线故障的距离保护方法，以克服传统距离保护方法无法判断跨电压等级跨线故障的问题，可以有效判断同塔混压四回线路的跨电压等级跨线故障。技术方案如下：一种适用于同塔四回线路跨电压等级跨线故障的距离保护方法，设i＝I、II、III、IV,包括以下步骤：(1)采集同塔混压四回线路中每回线路每相电压和电流(2)通过选相元件确定同塔混压四回线路中故障线路和故障相；(3)计算故障相间跨电压等级跨线阻抗，若发生故障的两回线路位于杆塔同侧，则：若发生故障的两回线路位于杆塔异侧，则：其中，是位于杆塔同侧的不同电压等级线路：线路i的相和线路j的ψ相间，通过高电压等级线路正序阻抗表示的跨电压等级跨线阻抗；是位于杆塔同侧的不同电压等级线路：线路i的相和线路j的ψ相间，通过低电压等级线路正序阻抗表示的跨电压等级跨线阻抗；是位于杆塔异侧的不同电压等级线路：线路i的相和线路j的ψ相间，通过高电压等级线路正序阻抗表示的跨电压等级跨线阻抗；是位于杆塔异侧的不同电压等级线路：线路i的相和线路j的ψ相间，通过低电压等级线路正序阻抗表示的跨电压等级跨线阻抗；是发生故障的高电压等级线路i的相的电压相量；是发生故障的低电压等级线路j的ψ相的电压相量；是发生故障的高电压等级线路i的相的电流相量；是发生故障的低电压等级线路j的ψ相的电流相量；ZU1是高电压等级线路的正序阻抗；ZE1是低电压等级线路的正序阻抗；ZMU是高电压等级线路的相间互阻抗；ZME是低电压等级线路的相间互阻抗；Z′MU是高电压等级线路的线间互阻抗；Z′ME是低电压等级线路的线间互阻抗；Z′Ms是位于杆塔同侧不同电压等级线路线间互阻抗；Z′Md是位于杆塔异侧不同电压等级线路线间互阻抗；是发生故障的高电压等级线路i的零序电流；是发生故障的低电压等级线路j的零序电流；是未发生故障的高电压等级线路k的零序电流；是未发生故障的低电压等级线路l的零序电流；(4)确定距离保护整定时所采用的正序阻抗；当跨电压等级跨线阻抗采用或时，保护整定时采用的正序阻抗应为ZU1，当跨电压等级跨线阻抗采用或时，保护整定时采用的正序阻抗应为ZE1；(5)确定距离保护整定值，通过将计算得到的跨电压等级跨线阻抗与距离保护整定值进行比较，确定距离保护动作逻辑。本专利技术考虑了同塔混压四回线路中不同电压等级线路阻抗参数不同的情况，改进了跨线阻抗的计算方法，克服了传统距离保护方法无法判断跨电压等级跨线故障的问题，可以有效判断同塔混压四回线路的跨电压等级跨线故障。附图说明图1典型同塔混压四回线路示意图图2理想换位下典型同塔混压四回线路线间互感具体实施方式典型同塔混压四回输电线路由不同电压等级的两组双回线路并架组成，每一组双回线路两端共母线，如图1。当线路完全换位时，每一组双回线阻抗参数相同，高电压等级线路I、II和低电压等级线路III、IV的自阻抗分别为ZSU、ZSE，相间互阻抗分别为ZMU、ZME，正序阻抗分别为ZU1＝ZSU-ZMU、ZE1＝ZSE-ZME。理想换位下典型同塔混压四回线路线间互感如图2。ZU1、ZE1分别为高电压等级线路和低电压等级线路的正序阻抗。ZMU、ZME分别为高电压等级线路和低电压等级线路的相间互阻抗，Z′MU、Z′ME分别为高电压等级线路和低电压等级线路的线间互阻抗，Z′Ms为位于杆塔同侧不同电压等级线路线间互阻抗，Z′Md为位于杆塔异侧不同电压等级线路线间互阻抗。在线路完全换位时，各线路之间仅零序分量存在耦合，耦合关系为：其中，分别为每回线路零序电压降；分别为每回线路零序电流。对于杆塔同侧的跨电压等级跨线故障，如I和III，故障相满足以下关系：其中，为故障点电压。由此可得：因此，通过高电压等级线路正序阻抗ZU1表示的跨线阻抗为：其中，分别为两故障线路的零序电流，分别为两健全线路的零序电流。跨线阻抗也可以用低电压等级线路正序阻抗ZE1表示。同理，对于杆塔异侧的跨电压等级跨线故障，通过ZU1表示的跨线阻抗为：本专利技术具体采用以下技术方案。根据同塔混压四回线路中每回线路的电压、电流信息，利用改进的跨线阻抗计算方法，计算出故障线路的跨电压等级跨线阻抗，与线路距离保护阻抗整定值进行比较，从而识别出跨电压等级跨线故障。下面结合附图和实例对本专利技术作进一步的详细说明：步骤1：采集同塔混压四回线路中每回线路每相电压和电流用电压互感器采集每回线路每相电压用电流互感器采集每回线路每相电流将电压互感器和电流互感器的二次绕组分别接入微机保护装置中，通过AD转换获得被采集电气量的采样值，利用傅里叶算法计算被采集电压和电流的相量值。步骤2：通过选相元件确定同塔混压四回线路中故障线路和故障相。通过计算相电流突变量、相电流差突变量、故障序分量等进行选相。步骤3：计算故障相间跨电压等级跨线阻抗，若发生故障的两回线路位于杆塔同侧，则：若发生故障的两回线路位于杆塔异侧，则：其中，和是线路i的相和线路j的ψ相间跨电压等级跨线阻抗分别通过ZU1和ZE1表示的表达式；分别是发生故障两回线路的零序电流，分别是未发生故障两回线路的零序电流。以线路I的A相和线路III的B相发生跨线故障为例，M侧保护装置计算的以ZU1表示的跨电压等级跨线阻抗为：其中，分别为线路IA相和线路IIIB相的电压，分别为线路IA相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于同塔四回线路跨电压等级跨线故障的距离保护方法，设i＝I、II、III、IV,

【技术特征摘要】
1.一种适用于同塔四回线路跨电压等级跨线故障的距离保护方法，设i＝I、II、III、IV,ψ＝A、B、C，包括以下步骤：(1)采集同塔混压四回线路中每回线路每相电压和电流(2)通过选相元件确定同塔混压四回线路中故障线路和故障相；(3)计算故障相间跨电压等级跨线阻抗，若发生故障的两回线路位于杆塔同侧，则：若发生故障的两回线路位于杆塔异侧，则：其中，是位于杆塔同侧的不同电压等级线路：线路i的相和线路j的ψ相间，通过高电压等级线路正序阻抗表示的跨电压等级跨线阻抗；是位于杆塔同侧的不同电压等级线路：线路i的相和线路j的ψ相间，通过低电压等级线路正序阻抗表示的跨电压等级跨线阻抗；是位于杆塔异侧的不同电压等级线路：线路i的相和线路j的ψ相间，通过高电压等级线路正序阻抗表示的跨电压等级跨线阻抗；是位于杆塔异侧的不同电压等级线路：线路i的相和线路j的ψ相间，通过低电压等级线路正序阻抗表示的跨电压等级跨线阻抗；是发生故障的高电压等级线路i的相的电压相量；是发生故障的低电压等级线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，王文博，姚斌，
申请(专利权)人：天津大学，南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12