一种半波长输电线路的电压相位差动保护方法技术

本发明专利技术涉及一种半波长输电线路的电压故障分量相位差动保护方法，包括下列步骤：利用对称分量法，计算得到负序电压的采样值；同理，计算出N侧负序电压的采样值；设定数据块大小，t时刻后M侧采集到的每个数据块分别减去t时刻前一个数据块，得到一连串电压突变量采样值，利用对称分量法，计算得到正序电压突变量的采样值；同理，计算出N侧正序电压突变量的采样值；利用全波傅里叶算法分别计算出和的相角，并求出其相角差；利用全波傅里叶算法分别计算出和的相角，并求出其相角差；故障判断和保护。

【技术实现步骤摘要】
一种半波长输电线路的电压相位差动保护方法
本专利技术涉及电力系统保护领域，具体涉及一种用于半波长输电线路的电压相位差动保护方法。
技术介绍
半波长交流输电技术(half-wavelengthACtransmission，HWACT)是指输电的电气距离接近1个工频半波即3000km(50Hz)或2500km(60Hz)的超远距离三相交流输电技术。20世纪40年代，由苏联专家提出并进行了初步的研究[1]，但由于实际条件限制，目前尚未有实际投运的半波长输电线路。半波长交流输电技术具有输电容量大、无需无功补偿、无需设置中间开关站等优势，是一种具有应用前景的远距离输电技术；除了用于点对网输电，还可用于网对网输电和网间互联，未来也可应用于全球能源互联网的构建。由于半波长交流输电线路的电气特性与传统特高压输电线路存在很大差异，现有的继电保护原理不能直接应用，需要研究新原理的保护[2-3]。文献[4-8]对半波长交流输电线路正常运行状态与故障状态时的特性进行了研究，得出正常运行时线路电压、电流呈现出分布特性的结论。文献[9]分析发现，将故障点作为电流差动保护的差动点时，保护的灵敏度和安全性最高，并根据半波长输电线路的时空特性，提出了时差法计算最优差动点的方法。但受采样频率的影响，差动点的计算将有误差，并对计算出的差动电流有一定的影响。文献[10]基于长线传输方程从时间和空间的角度推导了半波长输电线路故障分量沿线分布特征及保护测量电压和电流随故障点的变化，空间上半波长线路沿线存在明显波动性，呈现出非线性和非单调性特征，并对现有保护原理在半波长线路的适应性进行了分析。文献[11]提出利用时差法估算故障点位置，并以故障点为差动点，利用本侧电流和对侧一个周波前的电流分别计算到差动点处的电流进行差动，差动电流作为分母，本侧电压计算到差动点处的电压作为分子，计算假同步差动阻抗，并根据阻抗大小判断区内外故障。此原理速动性明显优于传统差动保护，但由于时差法测距的误差，差动电流偏离故障电流，差动保护的灵敏度会受到影响。文献[12]利用均匀传输线特性方程，分析了半波长线路的区内外故障特征，提出了基于贝瑞隆线路模型的电流差动保护新策略，利用线路发生区内故障时两侧差动电流的幅值均大于发生区外故障时两侧差动电流的幅值构成保护判据，原理简单，充分考虑了半波长输电线路的分布参数特性，但无法保护线路全长。文献[13]选取线路1/6，1/2和5/6这三个参考点作为贝瑞隆差动点，计算出这三个点的贝瑞隆差流值，然后累加除以2，近似得到故障点的实际短路电流。该算法解决了传统贝瑞隆差动保护受参考点影响的问题，但当系统参数变化时，算法精度可能受较大影响。文献[14]基于分布参数建立了半波长交流输电线路模型，对于特高压交流半波长输电的过电压和潜供电流等问题进行了相关仿真研究，并给出了相应的限制过电压和潜供电流的具体措施。综上可见，目前半波长交流输电线路保护原理较少，有必要进行深入的挖掘和研究。参考文献[1]WolfAA,ShcherbachevOV.Onnormalworkingconditionsofcompensatedlineswithhalf-wavecharacteris-tics[J].Elektrichestvo，1940(1)：147-158(inRussian).[2]王冠,吕鑫昌,孙秋芹,等.半波长交流输电技术的研究现状与展望[J].电力系统自动化,2010,34(16):13-18.[3]王冠.特高压半波长输电技术的若干关键问题研究[D].济南:山东大学,2011.[4]PortelaC,TavaresMC.Modelingsimulationandoptimizationoftransmissionlines[C]//ApplicabilityandlimitationsofsomeusedproceduresIEEE.Recife,Brazil:IEEE,2002:1-38.85.DOI:10.7500/AEPS20161010005.[5]DiasR,SantosG,AredesM.Analysisofaseriestapforhalf-wavelengthtransmissionlinesusingactivefil-ters[C]//IEEE36thPowerElectronicsSpecialistsConfer-ence.Recife,Brazil:IEEE,2005:1894-1900.[6]SokolovNI,SokolovaRN.Thefeasibilityofusinghalf-wavepowertransmissionlinesathigherfrequecies[J].ElectricalTechnologyRussia,1999(1):66-84.[7]汤兰西,董新洲.半波长交流输电线路行波差动电流特性的研究[J].中国电机工程学报,2017,37(8):2261-2269.[8]杜丁香,王兴国,柳焕章,等.半波长输电故障特征及保护适应性研究[J].中国电机工程学报,2016,36(24):6788-6795.[9]郭雅蓉,周泽昕,柳焕章,等.时差法计算半波长输电差动保护最优差动点[J].中国电机工程学报,2016,36(24):6796-6801.[10]李肖,杜丁香,刘宇,等.半波长输电线路差动电流分布特征及差动保护原理适应性研究[J].中国电机工程学报,2016,36(24):6802-6808.[11]周泽昕,柳焕章,郭雅蓉,等.适用于半波长输电的假同步差动保护[J].中国电机工程学报,2016,36(24):6780-6787.[12]肖仕武,程艳杰,王亚.基于贝瑞隆模型的半波长交流输电线路电流差动保护原理[J].电网技术,2011,35(9):46-50.[13]李斌,郭子煊,姚斌,等.适用于半波长输电的贝瑞隆差动改进算法[J].电力系统自动化,2017,41(6):80-85.DOI:10.7500/AEPS20161010005.[14]韩彬,林集明,班连庚,等(HanBin,LinJiming,BanLian-geng,etal).特高压半波长交流输电系统电磁暂态特性分析(AnalysisonelectromagnetictransientcharacteristicsofUHVhalf-wavelengthACtransmissionsystem)[J].电网技术(PowerSystemTechnology),2011,35(9):22-27.[15]易强,周浩,计荣荣,等.特高压线路高抗补偿方案研究[J].电力系统保护与控制,2011,39(20):98-105.YIQiang,ZHOUHao,JIRongrong,etal.Researchonhigh-voltagereactorcompensationofUHVACtransmissionlines[J].PowerSystemProtectionandControl,2011,39(20):98-105.[16]孙雨耕,主编.电路基础理论[M].北京:高等教育出版社,2011：414-415.[17]王兴国,杜丁香,周泽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半波长输电线路的电压故障分量相位差动保护方法，包括下列步骤：(1)启动元件启动时刻为t，M侧保护装置在t时刻之后采集到线路电压采样值uMa(k)、uMb(k)、uMc(k)，k为t时刻起保护装置采集到的第k个采样值，利用对称分量法，计算得到负序电压的采样值uM2(k)；同理，计算出N侧负序电压的采样值uN2(k)；(2)设定数据块大小，t时刻后M侧采集到的每个数据块分别减去t时刻前一个数据块，得到一连串电压突变量采样值ΔuMa(k)、ΔuMb(k)、ΔuMc(k)，利用对称分量法，计算得到正序电压突变量的采样值ΔuM1(k)；同理，计算出N侧正序电压突变量的采样值ΔuN1(k)；(3)利用全波傅里叶算法分别计算出uM2(k)和uN2(k)的相角，并求出其相角差θ2；利用全波傅里叶算法分别计算出ΔuM1(k)和ΔuN1(k)的相角，并求出其相角差Δθ1；(4)若Δθ1和θ2至少有一个小于θzd，则判断为区内故障，保护动作；否则判断为区外故障，保护不动作。

【技术特征摘要】
1.一种半波长输电线路的电压故障分量相位差动保护方法，包括下列步骤：(1)启动元件启动时刻为t，M侧保护装置在t时刻之后采集到线路电压采样值uMa(k)、uMb(k)、uMc(k)，k为t时刻起保护装置采集到的第k个采样值，利用对称分量法，计算得到负序电压的采样值uM2(k)；同理，计算出N侧负序电压的采样值uN2(k)；(2)设定数据块大小，t时刻后M侧采集到的每个数据块分别减去t时刻前一个数据块，得到一连串电压突变量采样值ΔuM...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳霞，林志海，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12