1.一种输电线路故障检测方法,其步骤包括:
步骤一、采集线路mn的母线m侧的电流、电压,计算得到母线m侧的正序故障分量电流正序故障分量电压 负序电流 负序电压 零序电流 零序电压 再采集线路另一侧母线n处的电流、电压,计算得到母线n侧的正序故障分量电流 正序故障分量电压 负序电流 负序电压 零序电流 零序电压其中,m、n为被检测线路两侧的母线编号;
步骤二、利用上述线路mn两侧的各序电流电压,分别计算母线m侧的正序、负序、零序纵联阻抗ZFm1、ZFm2、ZFm0,再计算母线n侧的正序、负序、零序纵联阻抗ZFn1、ZFn2、ZFn0;其计算公式如下:其中,Z1、ZC1分别为线路mn的正序阻抗、正序容抗,Z0、ZC0分别为线路mn的零序阻抗、零序容抗;
步骤三、利用线路mn两侧的正序、负序、零序纵联阻抗,构造线路的故障判断量F:
1)分别构造母线m侧的正序、负序、零序故障判断量Fm1、Fm2、Fm0,母线n侧的正序、负序、零序故障判断量Fn1、Fn2、Fn0,如下:其中,z1、z0分别为线路的单位长度正序阻抗、零序阻抗,L为线路的长度,单位:km;
2)取母线m侧和母线n侧的正序故障判断量Fm1、Fn1的最大值,作为本线路的正序故障判断量F1,以相同方式得到线路的负序、零序故障判断量F2、F0,计算公式如下:
3)取线路mn的正序、负序、零序故障判断量的最大值,作为线路mn的最终故障判断量F,计算公式如下:F=max{F1,F2,F0} (4)步骤四、利用故障判断量F,建立输电线路的故障检测判据:F>KL (5)其中K为阈值系数;
若某线路的故障判断量F满足以上判据,且满足振荡闭锁的开放判据和非全相闭锁的开放判据,则判断该线路故障。
2.根据权利要求1所述一种输电线路故障检测方法,其特征在于:步骤二中所述的纵联阻抗的公式推导和定义如下:设线路mn发生区内故障,α为故障点位置距母线m侧的距离占线路全长的百分比,由线路mn两侧的正序故障分量电流、电压,可分别推算出故障点处的故障附加电势,且两侧的推算值是相等的,因此得到式(6):式(6)变换后得到:
将式(7)等号的左边,定义为线路mn的母线m侧的一种正序纵联阻抗ZFm1:对于式(7)等号的右边,由于ZC1的绝对值非常大,所以 因此在线路mn发生区内故障时,母线m侧的正序纵联阻抗ZFm1有以下特性:ZFm1≈αZ1 (9)以相同方式定义线路mn的母线n侧的正序纵联阻抗ZFn1:在线路mn发生区内故障时,母线n侧的正序纵联阻抗ZFn1有以下特性:ZFn1≈(1-α)Z1 (11)设线路mn发生区外故障,由母线m侧、母线n侧的正序故障分量电压,推算出线路两侧的正序故障分量电流,如式(12)、式(13)所示:将式(12)、式(13)代入式(8)、式(10),得到发生区外故障时线路mn两侧的正序纵联阻抗相等,并且都等于线路mn的正序阻抗Z1,有以下特性:ZFm1=ZFn1=Z1 (14)线路mn的负序、零序纵联阻抗的定义和特性与正序纵联阻抗的相同。
3.根据权利要求1所述一种输电线路故障检测方法,其特征在于:步骤三中所述的故障判断量F的定义和特性分析如下:根据在线路发生区内、区外故障时正序纵联阻抗的特性,定义线路mn两侧的正序故障判断量分别为Fm1、Fn1:将式(9)、式(11)分别代入式(15),得到线路mn发生区内故障时其两侧的正序故障判断量分别为Fm1=(1-α)L、Fn1=αL;
将式(14)代入式(15),得到线路mn发生区外故障时其两侧的正序故障判断量分别为Fm1=Fn1=0;
为了提高故障检测算法的灵敏度,定义线路mn的正序故障判断量F1为线路mn两侧的正序故障判断量Fm1、Fn1中的最大值:F1=max{Fm1,Fn1} (16)因此,在发生区内故障时,线路mn的正序故障判断量F1=max{αL,(1-α)L}。
当 时,线路mn的正序故障判断量F1最小,即F1≥0.5L;
在发生区外故障时,线路mn的正序故障判断量F1为F1=0;
考虑到正序故障分量只在故障发生后短暂存在,其开放时间较短,因此定义线路mn的最终故障判断量F为正序、负序、零序故障判断量的最大值,即:F=max{F1,F2,F0} (4)线路mn的负序故障判断量F2、零序故障判断量F0的定义与正序故障判断量F1相同,并且在发生区内、区外故障时,它们与正序故障判断量有着相同的特性。
4.根据权利要求1所述一种输电线路故障检测方法,其特征在于:步骤四中所述的故障检测判据分为两种情况,即振荡闭锁的开放判据和非全相闭锁的开放判据,建立输电线路的故障检测判据:
1)振荡闭锁的开放判据如下:
不对称故障时的振荡闭锁开放判据:
其中 分别为负序、零序、正序电流的幅值,此处的l为比例系数,取0.66;
对称故障时的振荡闭锁开放判据:满足 且持续200ms;
其中Un为线路的额定电压,U1为正序电压幅值,为正序电流、电压的夹角,θ为线路正序阻抗角的余角;
2)非全相闭锁的开放判据如下:
当检测到某一相断路器跳开或某一相电流为零,则进入非全相闭锁状态;当运行相发生故障时开放保护,非全相闭锁的开放判据为:当两运行相的相电流差突变量元件动作时,开放保护;当线路A相跳开,B、C相运行时,非全相闭锁的开放判据为:其中, 为当前采样时刻的B、C相电流, 为当前时刻一个周期前的B、C相电流,IN为线路额定电流幅值。