一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法及系统，包括根据采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，计算整定点电压；根据故障时刻以及采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，构造虚拟故障点电压；将整定点电压和虚拟故障点电压经过相同的数字低通滤波器处理；利用经过数字低通滤波器处理的整定点电压，计算整定点电压变化量；利用经过数字低通滤波器处理的虚拟故障点电压，计算虚拟故障点电压变化量；根据故障后预设时间内所述整定点电压变化量和虚拟故障点电压变化量绝对值大小判断是否发生区内故障。本发明专利技术判据简单、动作速度快，可有效提升交流线路距离保护的动作速度，可提升交流电网的安全稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法及系统
本专利技术属于电力系统继电保护领域，更具体地，涉及一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法及系统。
技术介绍
目前，我国各大区域电网以超/特高压交直流输电线路实现互联，已形成世界上规模最大、电压等级最高的交直流混联电网。在大规模新能源接入的交直流混联大电网格局下，高压交流输电线路作为电力传输的大动脉，其运行安全直接关乎整个电力系统的安全稳定，因此对线路故障的切除速度提出了更高的要求。距离保护在交流输电系统中得到了广泛的应用，随着交流输电电压等级提升，输送容量进一步扩大，对距离保护的动作速度提出更高的要求。距离保护动作速度的提升对于保证系统安全稳定运行具有重要的意义。目前传统的距离保护一般是基于工频相量，其动作速度会受到工频相量提取算法时间窗的限制，动作速度较慢，故障切除时间较长不利于系统的安全稳定。同时基于工频相量的距离保护其理论基础是基于同步发电机电源特性的故障分析方法，然而新能源以及直流系统的故障暂态特性与同步发电机存在显著区别，基于工频相量的距离保护在电网新形势下存在性能劣化的问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法及系统，旨在解决现有技术中存在的交流线路距离保护动作速度慢，故障切除时间较长的技术问题。为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法，方法基于的系统结构包括：第一等值电源、第一交流线路、第一母线、被保护交流线路、第二母线、第二交流线路、第二等值电源、第一继电保护装置和第二继电保护装置，第一等值电源通过第一交流线路与第一母线相连，第一母线通过被保护交流线路与第二母线相连，第二母线通过第二交流线路与第二等值电源相连；第一继电保护装置安装在第一母线出口处，第二继电保护装置安装在第二母线出口处。所述方法包括下述步骤：S1：根据采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，计算整定点电压；S2：根据故障时刻以及采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，构造虚拟故障点电压；S3：将整定点电压和虚拟故障点电压经过相同的数字低通滤波器处理；S4：利用经过数字低通滤波器处理的整定点电压，计算整定点电压变化量；S5：利用经过数字低通滤波器处理的虚拟故障点电压，计算虚拟故障点电压变化量；S6：根据故障后预设时间内所述整定点电压变化量和虚拟故障点电压变化量的绝对值大小判断是否发生区内故障。若判断发生区内故障则跳闸；若判断发生区外故障则等待下一次故障发生，当交流线路发生故障时转入步骤S1。更进一步的，步骤S1中，整定点电压的计算方法为：uSETk(t)＝f1[uk(t)，ik(t)]；其中，k＝a，b，c，分别代表a相，b相和c相，t为时刻，uSETk(t)为整定点电压，uk(t)为采集的三相电压，ik(t)为采集的三相电流，f1[uk(t)，ik(t)]为uk(t)和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点电压。更进一步的，步骤S2中，虚拟故障点电压重构方法为：故障时刻前，虚拟故障点电压为被保护线路上某一点电压；故障时刻后，虚拟故障点电压为零；步骤S2中故障时刻前虚拟故障点电压的计算方法为：uFAULTk(t)＝f2[uk(t)，ik(t)]；其中，k＝a，b，c，分别代表a相，b相和c相，t为时刻，uFAULTk(t)为整定点电压，uk(t)为采集的三相电压，ik(t)为采集的三相电流，f2[uk(t)，ik(t)]为uk(t)和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虚拟故障点电压。更进一步的，步骤S3中，数字低通滤波器的截止频率根据被保护线路的长度进行选择。更进一步的，步骤S4中，整定点电压变化量的计算方法为：u1k(t)＝uSET_LPFk(t)-uSET_LPFk(t0)；其中，k＝a，b，c，分别代表a相，b相和c相，t为当前时刻，t0为当前时刻之前的某时刻，u1k(t)为整定点电压变化量，uSET_LPFk(t)为经过数字低通滤波器处理的整定点电压。更进一步的，步骤S5中，虚拟故障点电压变化量的计算方法为：u2k(t)＝uFAULT_LPFk(t)-uFAULT_LPFk(t0)；其中，k＝a，b，c，分别代表a相，b相和c相，t为时刻，t0为当前时刻之前的某时刻，u2k(t)为虚拟故障点电压变化量，uFAULT_LPFk(t)为经过数字低通滤波器处理的虚拟故障点电压；更进一步的，步骤S6中，区内外故障的判别方法为：若故障后预设时间内，计算的整定点电压变化量的绝对值始终大于虚拟故障点电压变化量绝对值，则认为发生了区内故障；若故障后一段时间内，计算的整定点电压变化量的绝对值不满足持续大于虚拟故障点电压变化量绝对值，则认为发生了区外故障。若判断发生区内故障则跳闸；若判断发生区外故障则等待下一次故障发生，当交流线路发生故障时转入步骤S1。本专利技术另一方面提供了一种交流线路瞬时值变化量距离保护系统，包括整定点电压获取模块，用于根据采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，计算整定点电压；虚拟故障点电压获取模块，用于根据故障时刻以及采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，构造虚拟故障点电压；滤波模块，用于将整定点电压和虚拟故障点电压经过相同的数字低通滤波器处理；整定点电压变化量获取模块，用于利用经过数字低通滤波器处理的整定点电压，计算整定点电压变化量；虚拟故障点电压变化量获取模块，用于利用经过数字低通滤波器处理的虚拟故障点电压，计算虚拟故障点电压变化量；判断模块，用于根据故障后预设时间内所述整定点电压变化量和虚拟故障点电压变化量的绝对值大小判断是否发生区内故障，若判断发生区内故障则跳闸；若判断发生区外故障则保护不动作。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本专利技术利用继电保护装置采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，计算整定点电压；根据故障时刻以及继电保护装置采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，构造虚拟故障点电压；利用经过数字低通滤波器处理的整定点电压，计算整定点电压变化量；利用经过数字低通滤波器处理的虚拟故障点电压，计算虚拟故障点电压变化量；比较故障后预设时间内整定点电压变化量和虚拟故障点电压变化量绝对值的大小判断是否发生区内故障。本专利技术提出的交流线路瞬时值变化量距离保护方法，判据简单、所需数据窗短，能有效提升交流线路距离保护动作速度，提升系统的安全稳定性。附图说明图1是本专利技术实施例提供的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典型500kV交流输电系统结构示意图；图3为本专利技术500kV交流输电系统第一继电保护装置正方向被保护线路40％处发生a相短路故障(图2中f1点)时，第一继电保护装置计算的整定点电压变化量和虚拟故障点电压变化量变化曲线；图4为本专利技术500kV交流输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：/nS1：根据采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，计算整定点电压；/nS2：根据故障时刻以及采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，构造虚拟故障点电压；/nS3：将整定点电压和虚拟故障点电压经过相同的数字低通滤波器处理；/nS4：利用经过数字低通滤波器处理的整定点电压，计算整定点电压变化量；/nS5：利用经过数字低通滤波器处理的虚拟故障点电压，计算虚拟故障点电压变化量；/nS6：根据故障后预设时间内所述整定点电压变化量和虚拟故障点电压变化量的绝对值大小判断是否发生区内故障，若判断发生区内故障则跳闸；若判断发生区外故障则等待下一次故障发生，当交流线路发生故障时转入步骤S1。/n

【技术特征摘要】
1.一种交流线路瞬时值变化量距离保护方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
S1：根据采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，计算整定点电压；
S2：根据故障时刻以及采集的三相电压和三相电流，结合输电线路模型，构造虚拟故障点电压；
S3：将整定点电压和虚拟故障点电压经过相同的数字低通滤波器处理；
S4：利用经过数字低通滤波器处理的整定点电压，计算整定点电压变化量；
S5：利用经过数字低通滤波器处理的虚拟故障点电压，计算虚拟故障点电压变化量；
S6：根据故障后预设时间内所述整定点电压变化量和虚拟故障点电压变化量的绝对值大小判断是否发生区内故障，若判断发生区内故障则跳闸；若判断发生区外故障则等待下一次故障发生，当交流线路发生故障时转入步骤S1。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，整定点电压的计算方法为：
uSETk(t)＝f1[uk(t),ik(t)]
其中，k＝a,b,c，分别代表a相，b相和c相，t为时刻，uSETk(t)为整定点电压，uk(t)为采集的三相电压，ik(t)为采集的三相电流，f1[uk(t),ik(t)]为uk(t)和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点电压。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，虚拟故障点电压重构方法为：故障时刻前，虚拟故障点电压为被保护线路上某一点电压；故障时刻后，虚拟故障点电压为零；故障时刻前虚拟故障点电压的计算方法为：
uFAULTk(t)＝f2[uk(t),ik(t)]
其中，k＝a,b,c，分别代表a相，b相和c相，t为时刻，uFAULTk(t)为整定点电压，uk(t)为采集的三相电压，ik(t)为采集的三相电流，f2[uk(t),ik(t)]为uk(t)和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虚拟故障点电压。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，数字低通滤波器的截止频率根据被保护线路的长度进行选择。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：文明浩，陈玉，杨霖，钱堃，王玉玺，张晓宇，王幸主，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42