分布參數(shù)模型下基于波形相關性的距離保護方法
【專利說明】分布參數(shù)模型下基于波形相關性的距離保護方法 【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)輸電線路繼電保護領域，特別涉及一種分布參數(shù)模型下的時 域距離保護方法。 【【背景技術】】
[0002] 距離保護作為線路保護的基本組成部分，其工作性能對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行 有著至關重要的作用。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大，超、特高壓遠距離輸電線路日益增加，對 距離保護的性能也提出越來越高的要求。
[0003] 現(xiàn)有距離保護存在如下問題：采用集中參數(shù)模型，對于超高壓長線而言，其分布參 數(shù)特性使傳統(tǒng)距離保護的測量阻抗與故障距離不成正比，對距離保護的精確計算有很大影 響；由于受對端系統(tǒng)助增的影響，耐過渡電阻能力差；頻域距離保護方法，利用工頻量構成 保護判據(jù)，并且受故障暫態(tài)諧波的影響，工頻量的準確快速提取困難，影響了頻域距離保護 算法的性能。
[0004] 針對上述問題，在其基礎上出現(xiàn)了相應解決方法，但由于存在如下問題而無法得 到應用。為在距離保護中使用分布參數(shù)模型，提高測量精度，中國專利公開第CN101242094A 號公開利用貝瑞隆長線方程將保護安裝處的電流、電壓補償?shù)骄嚯xI段末端，將距離I段 末端至故障點間的線路簡化為R-L模型，最后以測距結果判別區(qū)內、區(qū)外故障。但該方法將 故障點與整定點之間的線路等效為R-L集中參數(shù)模型，仍然存在模型誤差，且耐過渡電阻 能力低。中國專利公開第CN1804650A號在貝瑞隆模型基礎上，提出了一種基于沿線電壓分 布的距離保護方案，利用故障電流電壓計算沿線電壓分布，通過尋找電壓幅值最小點確定 故障位置。但僅考慮了金屬性故障的情況，耐過渡電阻能力低；需要從輸電線路保護安裝側 向另一側計算沿線電壓分布，對采樣頻率要求高，計算量大。中國專利ZL201110256972. 3 分析了沿線電壓的幅值分布特征，提出了利用線路末端兩點電壓幅值的頻域距離保護新原 理，其不受輸電線路分布電容的影響，但保護算法性能依賴于有效的數(shù)字濾波算法，實現(xiàn)快 速準確的工頻分量提取，易受暫態(tài)諧波的影響。
[0005] 傳統(tǒng)距離保護使用簡單模型，耐過渡電阻能力低；上述現(xiàn)有專利給予了改進，但仍 存在模型誤差，計算量大，依賴高性能的濾波算法，耐過渡電阻能力低的問題。 【
【發(fā)明內容】
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[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種分布參數(shù)模型下基于波形相關性的距離保護方法，以 克服傳統(tǒng)距離保護采用簡化模型，易受超、特高壓輸電線路分布電容影響；頻域保護性能依 賴于快速有效的濾波算法，實現(xiàn)工頻量的提??；以及現(xiàn)有距離保護算法對采樣頻率要求高、 計算量大、耐過渡電阻能力差的問題。本發(fā)明基于輸電線路分布參數(shù)模型，計算線路末端 故障電壓及故障分量電流，利用線路末端故障電壓與故障分量電流波形相關系數(shù)的分布趨 勢，判別區(qū)內、區(qū)外故障。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0008] 分布參數(shù)模型下基于波形相關性的距離保護方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟一，以突變量電流作為保護啟動元件，判斷線路發(fā)生故障后，保護啟動；
[0010] 步驟二，結合故障選相結果，對故障相在分布參數(shù)模型下，利用保護安裝處測量的 電壓、電流，基于輸電線路分布參數(shù)模型計算得線路保護范圍兩側相等距離兩點A、B處故 障電壓及故障分量電流值，并分別計算保護范圍外側的A點處故障電壓與故障分量電流 的波形相關系數(shù)Pa，及保護范圍內側的B點處故障電壓與故障分量電流的波形相關系數(shù) Pb;
[0011] 步驟三，如果PA<PB，為區(qū)內故障，則保護動作跳閘；否則，保護不動作。
[0012] 步驟一中當突變量電流滿足（1)式時，判斷線路發(fā)生故障，保護啟動；
[0013] Img>0.2Ie (I)
[0014] 其中Inig為雙輸電線路中本端突變量電流幅值，Ie為額定電流幅值。
[0015] 保護范圍外側的A點處故障電壓與故障分量電流計算得波形相關系數(shù)Pa，保護范 圍內側的B點處故障電壓與故障分量電流計算得波形相關系數(shù)Pb通過下述公式（2)、公式 (3)和公式（4)進行計算：
【主權項】
1. 分布參數(shù)模型下基于波形相關性的距離保護方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一，以突變量電流作為保護啟動元件，判斷線路發(fā)生故障后，保護啟動； 步驟二，結合故障選相結果，對故障相在分布參數(shù)模型下，利用保護安裝處測量的電 壓、電流，基于輸電線路分布參數(shù)模型計算得線路保護范圍兩側相等距離兩點A、B處故障 電壓及故障分量電流值，并分別計算保護范圍外側的A點處故障電壓與故障分量電流的波 形相關系數(shù)Pa，及保護范圍內側的B點處故障電壓與故障分量電流的波形相關系數(shù)Pb; 步驟三，如果PA< P B，為區(qū)內故障，則保護動作跳閘；否則，保護不動作。
2. 根據(jù)權利要求1所述的分布參數(shù)模型下基于波形相關性的距離保護方法，其特征在 于，步驟一中當突變量電流滿足（1)式時，判斷線路發(fā)生故障，保護啟動； ImgX). 2Ie ⑴ 其中Img為雙輸電線路中本端突變量電流幅值，I e為額定電流幅值。
3. 根據(jù)權利要求1所述的分布參數(shù)模型下基于波形相關性的距離保護方法，其特征在 于， 保護范圍外側的A點處故障電壓與故障分量電流計算得波形相關系數(shù)P A，保護范圍內 側的B點處故障電壓與故障分量電流計算得波形相關系數(shù)Pb通過下述公式（2)、公式（3) 和公式（4)進行計算：
其中：De ( τ )為延遲因子，R、L、C分別為每千米的串聯(lián)電阻、串聯(lián)電感、并聯(lián)電容值。
4.根據(jù)權利要求1所述的分布參數(shù)模型下基于波形相關性的距離保護方法，其特征在 于，A、B點分別為線路100 %處和線路60%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布參數(shù)模型下基于波形相關性的距離保護方法，包括：以突變量電流作為保護啟動元件，判斷線路發(fā)生故障后，保護啟動；結合故障選相結果，對故障相在輸電線路Bergeron下，利用保護安裝處電壓電流采樣值，求出線路60％、100％處故障電壓與故障分量電流的波形相關系數(shù)ρ0.6D、ρD；并判斷是否符合：ρD≤ρ0.6D，符合為區(qū)內故障，則保護動作跳閘；否則，保護不動作。本發(fā)明基于輸電線路分布參數(shù)模型，將不受線路分布特性的影響；利用故障電壓與故障分量電流構成時域保護判據(jù)，無需濾波，且耐過渡電阻能力強；只需判斷線路末端兩點處電壓、電流的波形相關系數(shù)分布趨勢即可判定故障，計算量小。
【IPC分類】H02H7-26
【公開號】CN104852364
【申請?zhí)枴緾N201510230993
【發(fā)明人】樊占峰, 倪傳坤, 李寶偉, 宋國兵, 褚旭
【申請人】許繼集團有限公司, 北京許繼電氣有限公司, 西安交通大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月7日