适用于串联电容补偿线路的行波差动保护方法

专利名称：：适用于串联电容补偿线路的行波差动保护方法
技术领域：
：本发明涉及一种适用于串联电容补偿线路的行波差动保护方案，属于电力系统自动化
技术领域：
。
背景技术：
：串联电容补偿是提高输电系统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，提高线路传输容量,还具有提高系统暂态稳定性、优化输电线路潮流的作用。串补电容改变了输电线路阻抗的均匀性，给纵联保护和距离保护等带来了很多问题，纵联电流差动保护基本不受串补电容的影响，具有很好的适应性，成为了串联电容补偿线路的首选。但是串补线路多为特高压、超髙压长距离输电线路，电流差动保护用在这样的线路中分布电容电流不能被忽略，尤其在故障的暂态过程中电容电流更大，并且随着故障电压中谐波的频率升高而增大，极大地影响了分相电流差动保护的安全性和可靠性。许多保护工作者研究了电容电流补偿的方法，这些方法大致可以分为两类一一基于向量的频域补偿方法和基于釆样值的时域补偿方法；另外，有专家提出了行波差动理论，从原理上解决了分布电容对差动保护的影响。串联补偿线路从整体上看不再是均匀传输线，传统的行波差动方案不能直接应用于串补线路。
发明内容为解决上述问题，本发明旨在提供一种能够适用于串联电容补偿线路的行波差动保护方法。该方法且不受串补电容装置的安装位置、运行工况等的影响。本发明以无损线模型为基础，从传统的正反行波方程入手，提出了一种可以适用于串补线路的行波差动保护方法，无需线路电阻参数，方便了整定，也不会因环境影响参数变了以后产生不平衡差流，且计算简单，适合于工程应用。本发明具体釆用以下技术方案一种能够适用于串联电容补偿线路的行波差动保护方法，其特征在于，所述行波差动保护方法包括以下步骤1)模域下的电流计算进行相模变换，根据均句传输线理论，分别利用本侧保护采用数据和对侧通过光纤通道传到本侧的釆样数据计算出从本侧和从对侧流入串补电容装置的各模域电流/:和C,m和"分别代表线路两端，1=0，"，-分别代表各模分量；2)差动方程的建立串补电容装置为一无源二端口网络，对该点利用基尔霍夫电流定律(Kirchhoff，scurrentlaw)建立差动方程其中!为x模下的差动量；3)差动电流的求取利用相模反变换，利用各模域下的差动电流。求取各相差动电流C，其中^^"，6，c。对《进行傅氏变换便可求出各故障相和非故障相的差动电流的向量f，4)差动继电器动作判别可采用故障相的动作量作制动，并加上适当的固定门槛。以A相为例进行说明，若满足l^卜;t.max(l^l，ltl)+4则A相差动继电器动作，差动保护可以动作跳A相，其中A为比例系数，一般在0.1一0.2之间就可以，/。为固定门槛，可设为200A左右。本发明的有益效果是(1)线路正常内部无故障时候差动动作电流非常小，具有很好的安全性；线路内部故障时候故障相具有很高的灵敏度，且具有很好的选相跳闸能力。(2)行波差动算法不受串联电容补偿装置工况的影响，和其过电压保护是否动作无关。(3)行波差动算法跟串补安装位置没有关系，可适用于串补安装在线路一侧和线路中点等各种情况。(4)串补装置可看作一个点，这个点上有没有串补都满足基尔霍夫电流定律，因此新的行波差动算法同样适用于非串补线路。(5)新算法无需提高釆样频率，对于行波传播延时为非整数倍采样间隔的情况，可通过插值的方法得到各时间点上的电气量。釆用三次样条插值或者三阶拉格朗曰插值插值方法便能得到满意的计算精度。(6)和传统行波差动算法相比无需增加通道通信容量，具有很强的实用性。具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。本发明的能够适用于串联电容补偿线路的行波差动保护方法，其包括以下步骤(1)保护启动后开始计算从线路两侧流入串联电容补偿装置的各模电流。令本侧保护采样的三相电流、电压分别为CtC和《,"二"，利用相模变换方法将各相电流、电压变换到各模域下的电流,和电压《，；c-0，"，;5分别代表各模分量。相模变换可采用凯伦布尔变换；同样可根据对侧的各相电流电压求得各模域下的电流C和电压《。利用本侧的各模电流、电压计算从本侧流入串补电容装置的各模电流。根据均匀传输线方程可得"0=<)/2+《(卜《)/(2《)+W+<)-W+<)/《]/2(i)，,-《)/2+《《-<)/(2《)+[!:("<)-《("<)/《〗/2(2)其中^和^为从本侧和对侧流入串补电容装置的各模电流；《和《分别为各模行波从本侧和对侧到串补安装点之间的传播行波延时；《为各模域下的波阻抗；x-o，"w,分别代表各模分量。对于行波传播延时为非整数倍采样间隔的情况，可通过插值的方法得到各时间点上的电气量。采用三次样条插值或者三阶拉格朗曰插值插值方法便能得到满意的计算精度(2)各模域下的差动电流计算(3)各相差动电流的计算对模域下的差动电流进行相模反变换可得各相差动电流的瞬时值CW，p=a，6，c。对《(,)进行傅氏变换便能得到各相差动电流的向量&，-="，6,"(4)差动继电器的判别可釆用故障相的动作量制动，并加上适当的固定门槛。'"d".!!^"^'/^^^(4)其中it为比例系数，一般在O.l和0.2之间就可以；4为固定门槛，可设为200A左右；"d、^和"d分别为A,B，C三相的差动电流的幅值；max(x，y)函数表示取x和y两者之间的最大值；任何一相满足式(4)差动继电器便可动作出口跳开该相。以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内容。权利要求1.一种适用于串联电容补偿线路的行波差动保护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤1)计算从线路两侧流入串补电容装置的各模域下的电流根据线路本侧保护采样的线路本侧三相电流、电压和线路对侧保护传送过来的线路对侧三相电流、电压利用相模变换将线路两侧各相电流、电压变换到线路两侧各模域下的电流imx、inx和电压umx、unx；利用本侧的各模域下的电流imx和本侧各模域下的电压umx计算从本侧流入串补电容装置的各模域电流iFmx(t)，利用对侧各模域下的电流inx和对侧各模域下的电压unx计算从对侧流入串补电容装置的各模域电流iFnx(t)；其中，m和n分别代表线路的本侧和对侧，x＝0，α，β分别代表各模分量；2)建立差动方程利用基尔霍夫电流定律建立差动方程<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msubsup><mi>i</mi><mi>cd</mi><mi>x</mi></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msubsup><mi>i</mi><mi>Fm</mi><mi>x</mi></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msubsup><mi>i</mi><mi>Fn</mi><mi>x</mi></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>其中icdx(t)为各模域下的差动电流，x＝0，α，β分别代表各模分量；3)求取各相差动电流利用相模反变换，根据各模域下的差动电流icdx(t)求取各相差动电流id="icf0002"file="A2009100346690002C2.tif"wi="5"he="4"top="160"left="58"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>其中id="icf0003"file="A2009100346690002C3.tif"wi="18"he="4"top="160"left="78"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>对id="icf0004"file="A2009100346690002C4.tif"wi="4"he="4"top="160"left="105"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>进行傅氏变换便可求出各故障相和非故障相的差动电流的向量id="icf0005"file="A2009100346690002C5.tif"wi="6"he="6"top="165"left="73"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>4)差动继电器动作判别采用故障相的动作量作制动，并加上适当的固定门槛，<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msubsup><mi>I</mi><mi>cd</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>></mo><mi>k</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>max</mi><mrow><mo>(</mo><msubsup><mi>I</mi><mi>cd</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>I</mi><mi>cd</mi><mi>c</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mi>G</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mi>I</mi><mi>cd</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>></mo><mi>k</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>max</mi><mrow><mo>(</mo><msubsup><mi>I</mi><mi>cd</mi><mi>c</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>I</mi><mi>cd</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mi>G</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mi>I</mi><mi>cd</mi><mi>c</mi></msubsup><mo>></mo><mi>k</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>max</mi><mrow><mo>(</mo><msubsup><mi>I</mi><mi>cd</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>I</mi><mi>cd</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mi>G</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced>]]></math></maths>其中，k为比例系数，IG为固定门槛，icda、icdb和icdc分别为A，B，C三相的差动电流的幅值，A，B，C三相的任何一相满足上式，差动继电器便可动作出口跳开该相。2、根据权利要求l所述的行波差动保护方法，其特征在于，所述比例系数t的取值优选0.1-0.2之间，固定门槛/。优选200A。3、根据权利要求1或2所述的行波差动保护方法，其特征在于，所述相模变换釆用凯伦布尔变换。4、根据权利要求1或2所述的行波差动保护方法，其特征在于，线路本侧流入串补电容装置的各模域电流i:(/)以及线路对侧流入串补电容装置的各模域电流/;W，分别根据以下均匀传输线方程得到"0,-/2+《(,-/(2《)++<)-":("《)/《]/2，=K)/2+WX)/(2《)+〖/X)-《(,+<)/《]/2其中C和&为从本侧和对侧流入串补电容装置的各模电流；《和《分别为各模行波从本侧和对侧到串补安装点之间的传播行波延时；《为各模域下的波阻抗；x=o，"，>9,分别代表各模分量；^和《为本侧各模域下的电流、电压；C和《为对侧各模域下的电流、电压。5、根据权利要求4所述的行波差动保护方法，其特征在于，对于行波传播延时为非整数倍采样间隔的情况，通过插值的方法得到各时间点上的电气量。全文摘要本发明公开了一种适用于串联电容补偿线路的行波差动保护方法，步骤包括1)模域下的电流计算，计算出从本侧和从对侧流入串补电容装置的各模电流i_m^x和i_n^x；2)差动方程的建立；3)差动电流的求取利用相模反变换，求出各故障相和非故障相的差动电流的向量i_cd^φ；4)差动继电器动作判据采用故障相的动作量作制动，并加上适当的固定门槛。本发明可有效解决电容电流对于远距离输电线路差动保护的影响，且能很好的适用于串联电容补偿线路，提高差动保护的灵敏度。文档编号H02H7/26GK101662142SQ200910034669公开日2010年3月3日申请日期2009年8月31日优先权日2009年8月31日发明者钱国明,陈福锋申请人:国电南京自动化股份有限公司