用于传输线的加速区域-2保护制造技术

本发明专利技术涉及具有两条或更多条传输线的电力传输系统中的故障保护。从利用与电力传输系统的母线相关联的测量设备获得的信号中检测行波。从信号中检测第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间。根据行波在相应传输线中的传播速度和到达时间计算线路长度的值。将计算的值与相应传输线的实际长度进行比较，以判定故障是内部故障还是外部故障。根据故障是内部故障和外部故障中的一者，生成用于控制与相应传输线相关联的开关装置的信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于传输线的加速区域-2保护
本专利技术总地涉及电力传输系统的保护，更具体地涉及电力传输系统中发生区域-2故障时的故障保护。
技术介绍
距离继电器是一种广泛采用的保护装置，旨在提供传输线中的主保护和后备保护。距离继电器可以在区域-1和区域-2等中操作，以为整个线路距离提供保护。区域-1通常覆盖80％的线路长度，而区域-2被设置为覆盖受保护线路的其余的20％(线路长度)的故意的过度区。在区域-1故障时，继电器即刻操作；在区域-2故障时，继电器延迟操作。在区域-2操作中，延时约为15-20个周期(300-400ms(毫秒))。操作延迟的主要原因是与保护下游传输线的其他距离继电器协调需要时间。如前所述，传输线的一端的距离继电器通过即刻操作保护80％的线路。考虑到故障电阻和其他错误或系统行为，通常这个百分比可能会降低到线路长度的80％以下。例如，诸如线路的后半部分(或后半段)中的短路故障的故障在故意延迟后被清除，因为它们被识别为区域-2。这种延时对电力系统的稳定性有影响，但同时也阻碍了快速自动重合闸。有一些基于通信的保护方法试图在区域-2操作的情况下减少延迟。这些方法采用通信链路进行数据交换和决策。在这些方法中还使用通信链路来交换来自远程母线的断路器状态信息。这些方法的准确性取决于通信基础设施的可靠性。此外，这些方法不经济并且可能不总是有用，例如当存在通信故障时。使用通信的一些此类保护方案的示例如下：·允许式超范围转送跳闸(POTT)·允许式欠范围转送跳闸(PUTT)·方向性比较阻塞(DCB)·方向性比较解阻塞(DCUB)·直接欠范围转送跳闸(DUTT)·直接转送跳闸(DTT)还有其他一些方法试图确定线路远端的断路器的状态/操作信息。例如，一种方法基于检测远程断路器的三极操作的原理，并利用此检测在区域-2故障时加速继电器的操作。此方法不适于单极跳闸操作。再如，另一种方法基于监测距离继电器所见阻抗的虚部，以检测任何不对称区域-2故障后远程断路器的三极跳闸。此方法也不适于单极跳闸或对称故障。又如，另一方法基于监测与远程断路器操作相关联的阻抗轨迹特性。此方法对低电阻故障不敏感。因此，已知方法要求距离继电器之间进行通信，或者需要分析线路远端的断路器的操作状态。这些方法以下方面有局限性，例如，需要专用的通信基础设施，易受通信故障的影响，使用相量信息从特定断路器状态/操作监测中仅检测特定类型的故障的能力(这在故障期间可能难以准确计算)。随着可再生能源的快速整合以及电力传输技术的最新进展，大量电力被远距离传输。这给电力系统的安全可靠运行带来了挑战。可再生能源(低惯性)系统与电网的集成可能会影响电网的稳定裕度，因此需要更快的故障清除保护方案。此外，快速故障清除对于防止设备损坏、提高电力系统的暂态稳定性具有重要意义。因此，需要一种用于传输线的更快的选择性区域-2保护方案，无需在本地和远程保护装置之间进行任何通信，并可适用于不同类型的故障情况。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及电力传输系统中的保护方法。电力传输系统具有两条或更多条电力传输线(传输线或线路)。例如，电力传输系统可以具有两条传输线，其中，第一电力传输线在一端与第一母线(或端子)连接、在另一端与第二母线(或端子)连接，第二传输线在一端与第二母线连接、在另一端与第三母线(或端子)连接。可能有不止两条线路或三条母线。例如，两条传输线可以连接在第一母线和第二母线之间，而第三传输线连接在第二母线和第三母线之间，第四传输线连接在第二母线和第四母线之间。电力传输系统中可能存在故障(或干扰)。例如，两条或更多条传输线中的一条传输线中可能存在故障。传输线中的故障可能是由于暴风雨、闪电、雪、冰冻、雨、绝缘击穿、短路等引起的，这些情况可能是由恶劣的天气条件、鸟类、或其他外部物体/干扰导致的。当线路中存在故障时会生成行波。可以从在线路的一端进行的测量来检测这些行波，并确定行波特性(例如，峰值、到达时间等)。换句话说，可以从单端测量(单端方法)检测行波及行波的参数，或计算行波及行波的参数。该方法包括从利用与电力传输系统的母线中的一条(例如，第一母线和第三母线中的一者)相关联的测量设备获得的信号中检测多个行波。测量设备可以包括电流互感器、电压互感器、基于传感器的测量设备(例如，Rogowski线圈、非常规仪表变压器等)和/或类似设备，其提供与从线路感测到的电流、电压、或其他信息相对应的信号。根据该方法，来自一端的测量值被用于检测故障的位置。例如，测量设备可以是与第一母线相关联的电流互感器，并且从在第一母线处进行的测量中检测行波。这里，可以对来自电流互感器的电流信号进行数字化和处理以检测行波。该方法还包括确定从信号中检测到的第一行波、第二行波、和第三行波的第一峰值的到达时间。因此，例如，从第一母线处的信号检测(确定/计算)前三个行波的第一峰值的到达时间。这里，第一行波是直接从故障点行进到该母线的波(其中，在该总线测量该信号)，而其他行波是反射波(即，从其他(远程)母线反射的波)。基于第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间以及行波在连接电力传输系统的相应母线的电力传输线中的传播速度，计算(发生故障的线路的)线路长度的值。例如，使用以下等式计算线路长度的值：在上式中，为针对线路长度计算的值，tA1、tA2、tA3为第一行波、第二行波和第三行波的到达时间，v为行波的传播速度。在行波在不同线路中的传播速度不同的情况下，需要考虑母线(端子)所连接的传输线中的传播速度(例如，在上述示例中，第一母线情况下的第一线路、第三母线情况下的第二线路等)。该方法还包括基于针对线路长度计算的值与连接相应母线的电力传输线的实际线路长度的比较，判定故障是否为内部故障和外部故障中的一者。这里，内部故障是连接相应母线的电力传输线中的故障，外部故障是连接电力传输系统的另一母线的电力传输线中的故障。因此，例如，当利用第一母线处的信号执行该方法时，将针对线路长度计算的值与在一端与第一母线连接的第一传输线的实际线路长度进行比较。这里，内部故障是在第一传输线中的故障，外部故障是在第二传输线中的故障。在内部故障的情况下，该故障可以位于与相应母线相关联的保护装置的操作的区域-1和区域-2之一中。在区域-2故障的情况下，故障位置可以在相应传输线(例如，第一母线的情况下的第一传输线)的后半部分或后半段中(连接线路中点和远程母线)或另一传输线(例如，第二传输线)中。因此，判定故障是否是内部故障和外部故障中的一者的步骤可以包括将针对线路长度计算的值与连接相应母线的电力传输线的实际长度之间的差值与阈值进行比较。可以确定阈值，使其与连接相应母线的电力传输线的后半部分(例如，第一线路的后半部分)中的内部故障相关联。阈值的确定可以预先根据线路的历史数据和/或利用来自操作人员或专家的信息来执行。根据故障为内部故障和外部故障中的一者的判定，生成用于控制与连接相应母线的电力传输线相关联的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力传输系统(100)中的用于保护的方法，所述电力传输系统包括两条或更多条电力传输线，其中，第一电力传输线(l1)在一端与第一母线(母线A)连接、在另一端与第二母线(母线B)连接，第二传输线(l2)在一端与所述第二母线连接、在另一端与第三母线(母线C)连接，所述方法包括：/n从利用与所述电力传输系统的所述第一母线和所述第三母线中的一者相关联的测量设备获得的信号中检测(402)多个行波，其中，所述行波是由于所述电力传输系统中的故障生成的；/n确定(404)从所述信号中检测到的第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间(t

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181031 IN 2018410411701.一种电力传输系统(100)中的用于保护的方法，所述电力传输系统包括两条或更多条电力传输线，其中，第一电力传输线(l1)在一端与第一母线(母线A)连接、在另一端与第二母线(母线B)连接，第二传输线(l2)在一端与所述第二母线连接、在另一端与第三母线(母线C)连接，所述方法包括：
从利用与所述电力传输系统的所述第一母线和所述第三母线中的一者相关联的测量设备获得的信号中检测(402)多个行波，其中，所述行波是由于所述电力传输系统中的故障生成的；
确定(404)从所述信号中检测到的第一行波、第二行波和第三行波的第一峰值的到达时间(tA1、tA2、和tA3)；
基于所述第一行波、第二行波和第三行波的所述第一峰值的到达时间以及连接所述电力传输系统的相应母线的电力传输线中的波传播速度(V)，计算(406)线路长度的值(flcal)；
基于针对线路长度计算的值与连接所述相应母线的所述电力传输线的实际长度的比较，判定(408)所述故障是否是内部故障和外部故障中的一者，其中，所述内部故障是连接所述相应母线的所述电力传输线中的故障，并且其中，所述外部故障是连接所述电力传输系统的另一母线的电力传输线中的故障；以及
基于所述故障是所述内部故障和所述外部故障中的一者的判定，生成(410)用于控制与连接所述相应母线的所述电路传输线相关联的开关装置的信号，其中，所述开关装置被控制以保护所述电力传输系统。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述信号包括确定所述开关装置的操作时间，其中，当所述故障被判定为所述内部故障时，即刻操作所述开关装置，当所述故障被判定为所述外部故障时，在故意延迟之后操作所述开关装置。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述内部故障位于与相应的所述电力传输线相关联的保护装置的操作区域-2中。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，判定所述故障是否是所述内部故障和所述外部故障中的一者包括：将针对所述线路长度计算的值与连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·德穆杜奈杜，P·文卡特雅拉，V·普拉丹，N·库巴尔，S·斯里瓦斯塔瓦，
申请(专利权)人：ABB电网瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH