基于模型识别的带串补电容输电线路距离保护方法技术

本发明专利技术涉及带串补电容输电线路距离保护研究领域，具体公开了一种基于模型识别的带串补电容输电线路距离保护方法。本发明专利技术采用了模型识别技术，建立串补电容前故障模型，将保护安装处的电流、电压采样值代入该模型进行参数估计，然后计算误差系数Ｅ↓［Ｆ］，根据误差系数与定值的大小关系判断故障点相对串补电容的位置，并结合阻抗元件，判断保护范围内是否有故障存在，从而控制保护装置的动作。本发明专利技术能够判断串补线路单相接地故障时故障点相对于串补电容的位置，与阻抗元件配合，能够克服串补电容对距离保护的影响，提高了保护装置的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及串补线路距离保护研究领域，更具体涉及一种基于模型识别 的带串补电容输电线路距离保护方法。技术背景串联电容补偿是提高输电线路经济性和可靠性的有效手段，其主要作用 在于通过控制潮流提高电力系统的输送能力；改善电力系统的稳定性；改 善电压质量及无功功率平衡；减少系统的线路损耗，提高线路输送容量。它 还具有提高系统暂态稳定性、优化输电线路潮流和降低系统损耗的作用。但是，串联补偿电容破坏了输电线路阻抗与距离的线性关系，传统的距 离保护应用于串补线路中必须考虑串补电容的容抗&，按全线阻抗4与串补电容容抗之和进行整定& = (0.8 ~ 0.9)(Z, + Ze)，当串补电容的容抗较大时保护 灵敏度很低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于模型识别的带串补电容输电线路距离保 护方法，它能够判断串补线路单相接地故障时故障点相对于串补电容的位置， 与阻抗元件配合，按全线阻抗整定，能够克服串补电容对距离保护的影响， 提高了保护装置的灵敏度。本专利技术的原理是建立串补电容前故障模型，将保护安装处的电流、电 压采样值代入该模型进行参数估计，然后计算误差系数^，根据误差系数与 定值的大小关系判断故障点相对串补电容的位置，并结合阻抗元件，判断保 护范围内是否有故障存在，从而控制保护装置的动作。本专利技术的技术方案是这样实现的步骤l:由保护装置采样线路首端三相电压值,,、s,,,、和电流值、、，计算零序电流,:,,。计算首端三相电压相量^,, 、、和电流相量乙,、 / , 、 /。 ，确定单相接地故障的故障相p (p = ^、 S、 C); 步骤2:建立串补电容前故障的参数识别方程HAU)《，。),,。,其中，，、/,,,,分别为首端故障相的电 压和电流，=1(6,,,+々.., )， 、=(; 。-《)/《，z。， ^为线路单位长度的零序电感和电阻值，a，《为线路单位长度正序电感和电阻值，利用最小二乘估计法计算出线路电阻i 、线路电感丄和过渡电阻^;步骤3:根据首端故障相的电压、电流和零序电流，计算误差系数&，^ =〖I 拜_ l + U,。) -丄《:，''。)-4。 I &;步骤4:根据误差系数&的大小进行判定如果^<￡,2,，则确定串补电 容前发生故障，保护装置动作，其中￡,6,为误差系数定值，整定原则为 =(U~1.2)^lmax ， ^皿为串补电容前故障的最大误差系数； 否则，确定串补电容后发生故障，如果^〉l,，且lZ,-Ze卜iz,。,卜则进一步确定保护范围内存在故障，保护装置动作，如果；>￡ ，且lz,-^l叫z、.。,1，则进一步确定保护范围外发生故障，保护装置不动作，其中Z,为测量阻抗， Z,-y^-， 、=~&， Z,、 Z。为单位长度的正序、零序阻抗，Zc为串补电容容抗，^,,为阻抗定值，按全线阻抗整定，Zw,=(0.8~0.9)Zp 4为全线阻 抗。所述&,为误差系数定值，整定原则为&,=(1.1~1.2)￡,,_， ￡,,_为串补 电容前故障的最大误差系数，可由仿真确定。所述串补电容前故障的最大误 差系数&,，其求取方法为在串补电容前选取不同故障点进行仿真，选取 各次仿真的误差系数最大值。本专利技术基于模型识别原理，构造了误差系数￡,，通过计算误差系数，根据误差系数的大小关系来区分串补前后故障，再结合阻抗元件判断保护范围 内是否存在故障。本专利技术的优点在于，能判断故障点相对串补电容的位置， 与阻抗元件配合，能克服串补电容对距离保护的影响，按全线阻抗整定，提 高保护装置灵敏度。 附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图l为线路微机保护的硬件结构框图；图2串补电容前故障模型图；图3串补电容后故障模型图；图4本专利技术保护方法的判断流程图；图5 750kV串补输电线路故障仿真示意图。具体实施方式参照图l，在线路M端设置有保护装置，该保护装置通过电压互感器TV 和电流互感器TA测量线路M端的三相电压和电流，将模拟测量值经过低通滤 波器、采样保持器和A/D转换器后，送到微机处理器(DSP)，由微机处理器 将判定结果通过光电隔离器传送给继电器，执行相应保护动作。参照图2，为串补电容前故障模型图，对于单相(以A相为例)接地故 障有方程^-及^化U)^^《U成立，其中、、分别为m端A相 的电压和电流，为零序电流。参照图3，为串补电容后故障模型图，对于单 相接地故障有方程= U V,。) ^化,成立。模型识别就是将需要识别的对象与标准模型进行比较，从而归类、识别。 本专利技术以串补电容前故障模型为标准，构造反映模型相似程度的误差系数^， & =〖i力,'-外;加+v:,'。)-丄叫'二'。)-，其中，*、丄和《,是用串补电 容前故障模型识别出的参数。如果串补电容前故障，识别对象与标准模型相符，误差系数较小；如果串补电容后故障，识别对象与标准模型不符，误差 系数较大。所以，可以根据误差系数的大小判断故障点相对与串补电容的位 置。与上述原理相配合，阻抗元件可按全线阻抗整定，而不必考虑串补电容的容抗，提高灵敏度。如果判定为串补电容前故障，则保护装置动作；如果判定为串补电容后故障，则将测量阻抗减去串补电容的容抗Z,-Zf，然后与整定阻抗^,比较，判断保护装置是否动作。参照图4，本专利技术距离保护方法具体流程如下首先，通过电压互感器和电流互感器测量线路首端的三相电压和电流， 将模拟量经过低通滤波器、采样保持器和A/D转换器后，得到线路首端三相 电压采样值颜、c ，以及三相电流采样值L,、 /to、 / ，计算零序电流值，计算三相电压相量^, 、《 、 [^和电流相量4，,、 4 、 4m，确定单 相接地故障的故障相p (P-」、s、 c)。其次，构建串补电容前故障模型方程=及(+ ￡( :+ &。，利用最小二乘法代入电压、电流采样值，计算出模型参数7 、 ￡和&。 根据最小二乘参数估计法，参数识别方程如^uuj+i^4^+及;，其通式可以写为4及+^丄+^^-s，其中4=(^,,+vm0)，^ = (、, +A./,,,o) = , (A + l) + ^/, 0(A + l) — /,,, (A: —1) — /,o(A: —1) 3 a散力、》2 <iZ_ 2厶r '、'、 &式，A/为采样间隔，^为采集数据序列号)，A = (〃0 ，将每个采样点数据代入方程4力2 =3，可得到一个方程式。用多 点数据代入可组成一个方程组4.4 + 4^;.. = & U-l,2，…,m )， 7为采样点 数。构建矩阵方程4X-S，其中<formula>formula see original document page 7</formula>可求得i-[4J-^s，即对应的参数i 、丄和及；。第三，计算误差系数^ = fi^ + v: 。)-丄^^^'。) 计算中微分采用三点微分公式d0扫 z'^(A: + l) + 、、o(A: + l) — /颜(A: — l)一A:,人o(A: —1)积分采用梯形积分公式，「P一，其中，最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于模型识别的带串补电容输电线路距离保护方法，其特征在于，步骤１：由保护装置采样线路首端三相电压值ｕ↓［Ａｍ］、ｕ↓［Ｂｍ］、ｕ↓［Ｃｍ］和电流值ｉ↓［Ａｍ］、ｉ↓［Ｂｍ］、ｉ↓［Ｃｍ］，计算零序电流ｉ↓［ｍ０］计算首端三相电压相量 ＊↓［Ａｍ］、＊↓［Ｂｍ］、＊↓［Ｃｍ］和电流相量＊↓［Ａｍ］、＊↓［Ｂｍ］、＊↓［Ｃｍ］，确定单相接地故障的故障相φ（φ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）；步骤２：建立串补电容前故障的参数识别方程ｕ↓［φｍ］＝Ｒ（ｉ↓［φｍ］＋ｋ↓［Ｒ］ｉ↓ ［ｍ０］）＋Ｌｄ（ｉ↓［φｍ］＋ｋ↓［Ｌ］ｉ↓［ｍ０］）／ｄｔ＋Ｒ′↓［Ｆ］ｉ↓［ｍ０］，其中，ｕ↓［φｍ］、ｉ↓［φｍ］分别为首端故障相的电压和电流，ｉ↓［ｍ０］＝１／３（ｉ↓［Ａｍ］＋ｉ↓［Ｂｍ］＋ｉ↓［Ｃｍ］），ｋ↓［Ｌ］＝（Ｌ↓［０］－Ｌ↓［１］）／Ｌ↓［１］，ｋ↓［Ｒ］＝（Ｒ↓［０］－Ｒ↓［１］）／Ｒ↓［１］，Ｌ↓［０］，Ｒ↓［０］为线路单位长度的零序电感和电阻值，Ｌ↓［１］，Ｒ↓［１］为线路单位长度正序电感和电阻值，利用最小二乘估计法计算出线路电阻Ｒ、线路电感Ｌ和过渡电阻Ｒ′↓［Ｆ］；步骤３：根据首端故障相的电压、电流和零序电流，计算误差系数Ｅ↓［Ｆ］，Ｅ↓［Ｆ］＝∫↓［０］↑［Ｔ］｜ｕ↓［φｍ］－Ｒ（ｉ↓［φｍ］＋ｋ↓［Ｒ］ｉ↓［ｍ０］）－Ｌｄ（ｉ↓［φｍ］＋ｋ↓［Ｌ］ｉ↓［ｍ０］）／ｄｔ －Ｒ′↓［Ｆ］ｉ↓［ｍ０］｜ｄｔ；步骤４：根据误差系数Ｅ↓［Ｆ］的大小进行判定：如果Ｅ↓［Ｆ］＜Ｅ↓［ｓｅｔ］，则确定串补电容前发生故障，保护装置动作，其中Ｅ↓［ｓｅｔ］为误差系数定值，整定原则为：Ｅ↓［ｓｅｔ］＝（１．１～１．２） Ｅ↓［ｒ１ｍａｘ］，Ｅ↓［ｒ１ｍａｘ］为串补电容前故障的最大误差系数；否则，确定串补电容后发生故障，如果Ｅ↓［Ｆ］＞Ｅ↓［ｓｅｔ］，且｜Ｚ↓［Ｊ］－Ｚ↓［Ｃ］｜＜｜Ｚ↓［ｓｅｔ］｜，则进一步确定保护范围内存在故障，保护装置动作，如果 Ｅ↓［Ｆ］＞Ｅ↓［ｓｅｔ］，且｜Ｚ↓［Ｊ］－Ｚ↓［Ｃ］｜＞｜Ｚ↓［ｓｅｔ］｜，则进一步确定保护范围外发生故障，保护装置不动作，其中Ｚ↓［Ｊ］为测量阻抗，＊＊＊，Ｚ↓［１］、Ｚ↓［０］为单位长度的正序、零序阻抗，Ｚ↓［ｓｅｔ］为阻抗定值，按全线阻抗整定，Ｚ↓［ｓｅｔ］＝（０．８～０．９）Ｚ↓［Ｌ］，Ｚ↓［Ｌ］为全线阻抗。...

【技术特征摘要】
1、基于模型识别的带串补电容输电线路距离保护方法，其特征在于，步骤1由保护装置采样线路首端三相电压值uAm、uBm、uCm和电流值iAm、iBm、iCm，计算零序电流im0计算首端三相电压相量和电流相量确定单相接地故障的故障相(＝A、B、C)；步骤2建立串补电容前故障的参数识别方程其中，um、im分别为首端故障相的电压和电流，<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msub> <mi>i</mi> <mrow><mi>m</mi><mn>0</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>3</mn></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>i</mi><mi>Am</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>i</mi><mi>Bm</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>i</mi><mi>...

【专利技术属性】
技术研发人员：索南加乐，顾嘉，粟小华，张健康，
申请(专利权)人：西安交通大学，西北电网有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]