[发明专利]一种基于参数识别的高压输电线路距离保护方法

摘要

本发明提供一种基于参数识别的高压输电线路距离保护方法，包括：采集三相电压和电流；然后进行低通滤波、采样保持和A/D转换后，得到三相采样值；对三相采样值进行相-模变换，应用考虑线路频变参数特性的补偿算法补偿至线路末端，经模-相变换得到补偿点的三相电压和电流；对三相分别应用对应相的三系数解微分方程法进行计算，结合故障选相元件结果，在发生单相接地故障时，根据故障相计算结果确定故障位置。本发明克服了长线分布参数和故障暂态的影响，克服了线路参数频变的影响；大大提高了距离保护耐过渡电阻能力，尤其是在线路末端附近耐过渡电阻能力，故障发生在线路末端时，本方法在保证保护不会超越的前提下使耐过渡电阻能力大幅提高。

主权项

1.一种基于参数识别的高压输电线路距离保护方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采集保护安装处电流互感器和电压互感器的A、B、C三相电压和电流；步骤二、对采集得到的A、B、C三相电压和电流进行低通滤波、采样保持和A/D转换后，得到A、B、C三相电压和电流的采样值；步骤三、对A、B、C三相电压和电流的采样值进行相-模变换，应用考虑线路频变参数特性的补偿算法补偿至线路末端，经模-相变换得到补偿点的A、B、C三相电压和电流；具体步骤如下：由步骤二得到的保护安装处三相电压和电流的采样值u_a，u_b，u_c和i_a，i_b，i_c经凯伦布尔变换后得到1模，2模和0模三个模量下的电压电流u₁，u₂，u₀和i₁，i₂，i₀，变换过程如下：F0F1F2=131111-1010-1*FaFbFc---(1)]]>式中，F代表u或i；对变换后的三个模量下的电压电流分别应用考虑线路频变参数特性的补偿算法补偿至线路末端；具体补偿时，首先应用式(2)、(3)的带插值的贝瑞隆模型算法，计算理想的贝瑞隆模型下补偿电压电流：i0N′(t)=12ZC0(ZC0+R0lxl/4ZC0)[u0(t+lxlv0)-i0(t+lxlv0)·(ZC0+R0lxl/4)]]]>-12ZC0(ZC0-R0lxl/4ZC0)[u0(t-lxlv0)+i0(t-lxlv0)·(ZC0-R0lxl/4)]---(2)]]>-12ZC0·R0lxl2ZC0[u0(t)-i0(t)·(R0lxl/4)]]]>u0N′(t)=12(ZC0+R0lxl/4ZC0)2[u0(t+lxlv0)-i0(t+lxlv0)·(ZC0+R0lxl/4)]]]>+12(ZC0-R0lxl/4ZC0)2[u0(t-lxlv0)+i0(t-lxlv0)·(ZC0-R0lxl/4)]---(3)]]>-(R0lxl/4ZC0)2·u0(t)-R0lxl/4·(ZC0+R0lxl/4ZC0)·(ZC0-R0lxl/4ZC0)·i0(t)]]]>式中，i′_0N，u′_0N为带插值的贝瑞隆模型算法计算的线路末端0模电压电流值，这里没有考虑频变参数特性；l_xl为线路全长，Z_C0为0模波阻抗，v₀为0模波速度，R₀为线路0模单位长度电阻；在上述计算线路末端电压电流值基础上，应用补偿阵进行补偿，将线路频变参数特性考虑进去；u0′i0′=H(z)u0N′i0N′=Σk=0nakz-kΣk=0nbkz-kΣk=0nckz-kΣk=0ndkz-ku0N′i0N′---(4)]]>式中，u′₀，i′₀即为考虑线路频变参数特性的补偿算法计算的线路末端0模电压电流值；H(z)为补偿矩阵，它采用FIR滤波器形式来近似模拟线路频变参数特性；按照相似的过程，计算得到线路末端1模和2模电压电流值u′₁，i′₁和u′₂，i′₂；将计算得到的三个模量下的电压电流，应用凯伦布尔反变换，可以得到线路末端三相电压电流值；FaFbFc=1111-2111-2*F0F1F2---(5)]]>式中，F代表u或i；考虑线路频变参数特性的补偿算法计算得线路末端三相电压电流为，u′_a，u′_b，u′_c和i′_a，i′_b，i′_c；步骤四、应用步骤三计算所得线路末端电压电流，对A，B，C三相分别应用对应相的三系数解微分方程法进行计算，结合故障选相元件结果，在发生单相接地故障时，根据故障相计算结果确定故障位置；在三相系统中，针对单相接地故障，三系数解微分方程算法方程为：dup′dt=(d(ip′+KR3i0′)dtR1+d2(ip′+KL3i0′)dt2L1)x1p+di0′dtx2p+u0′x3p---(6)]]>式中，p＝a，b，c，表示三种单相接地故障类型；在三相系统中，对于三种单相接地故障，用到的故障分量网络都为零序网络；为零序电流系数；R₁，L₁分别为线路单位长度正序电阻、电感值；R₀，L₀为线路单位长度零序电阻、电感值；具体计算时，取故障后10ms的电压电流构成数据窗，列写包含故障后10ms内所有采样点个数的方程组，构成超定方程组，采用最小二乘法计算三个系数；dup,1′dtdup,2′dt...dup,n′dt=d(ip,1′+KR3i0,1′)dtR1+d2(ip,1′+KL3i0,1′)dt2L1di0,1′dtu0,1′d(ip,1′+KR3i0,2′)dtR1+d2(ip,1′+KL3i0,2′)dt2L1di0,1′dtu0,2′.........d(ip,n′+KR3i0,n′)dtR1+d2(ip,n′+KL3i0,n′)dt2L1di0,n′dtu0,n′*x1px2px3p---(7)]]>上式中，n＝1，2，…n表示一个数据窗内n个采样点电压值；式中微分可用差分代替计算；将(7)式简写为：[du′]=[di′]*x1px2px3p---(8)]]>采用最小二乘法可以求得：x1px2px3p=([di′]T·[di′])-1·[di′]T[du′]---(9)]]>根据故障选相元件给出的选相结果p相；取出对应p相公式计算结果x_1p，计算故障距离D_pj＝x_1p+l_xl，l_xl表示线路全长；考虑互感器误差等在内，保护范围l_set＝0.9×l_xl；如果D_pj≥l_set则为区外故障，如果D_pj＜l_set则为区内故障。