基于分布参数模型的输电线路相间距离保护
- 格式：pdf
- 大小：454.33 KB
- 文档页数：7
下载文档原格式
合集下载
基于输电线路等传变理论的距离保护
以单相接地故障为例来说明新的保护方案中 的 R-L 模型解微分方程算法。输电线路发生单相 接地故障的故障模型如图 2。
图 2 单相接地短路模型
线路在 F 点经过渡电阻 Rf 发生单相接地故障后,
忽略分布电容时,下式恒成立:
um
=
⎡ ⎢⎣L1
d (im
+ k L 3im0 )
dt
+
R1 (im
+
k R 3im0 )⎥⎦⎤
秒以上。而相对于常规的距离保护算法，新方法
动作速度将提高的更多，因为常规距离保护通常
采用较长的延时来防止暂态超越。 进一步的仿真计算表明，新方法有效的减少
了 CVT 引起的暂态误差，15 毫秒左右测距误差 可达到 5%的精度，明显优于基于 CVT 暂态误差 估计或系统线路阻抗比的各种自适应保护算法 30 毫秒左右的动作速度，相对于通过长延时来保 证测距精度的常规的距离保护算法，新方法动作 速度将提高的更多。
距离保护计算用的电压和电流量与被保护线 路原型不匹配，这是 CVT 引起距离保护出现暂态 超越的原因。要克服距离保护的暂态超越，需要
保证保护安装处与故障点之间的电势差和流过距 离保护的电流符合原输电线路分布参数模型。输 电线路等传变理论指出[6，7]，输电线路分布电 压和电流量经过相同的线性电路传变后其相互关 系也不发生改变，仍满足原输电线路分布参数模 型。CVT 基本可认为是一种线性传变电路。因此， 要使保护安装处与故障点之间的电势差和流过距 离保护的电流符合原输电线路分布参数模型，不 但需要设法使得保护安装处电压电流的经过的传 变环节一致，还需要与故障点的电压经过的传变 环节一致。距离保护是在假设已知故障点电压为 零（金属性故障）或是过渡电阻电压降的一种保 护测距算法。如果故障点也引入和保护安装处实 际 CVT 同样的传变环节，距离保护必须要考虑故 障前后故障点电压经过传变环节的暂态过程，而 不能简单假设故障点电压为零（金属性故障）或 是过渡电阻电压降。以前研究由于没有找到如何 获得与被保护线路原型相匹配的数据从而克服 CVT 引起距离保护出现暂态超越的方法，仅仅是 在传统的方法上作出了一些自适应的调整，保证 距离保护不出现暂态超越仍需要较长的延时。
图 2 单相接地短路模型
线路在 F 点经过渡电阻 Rf 发生单相接地故障后,
忽略分布电容时,下式恒成立:
um
=
⎡ ⎢⎣L1
d (im
+ k L 3im0 )
dt
+
R1 (im
+
k R 3im0 )⎥⎦⎤
秒以上。而相对于常规的距离保护算法，新方法
动作速度将提高的更多，因为常规距离保护通常
采用较长的延时来防止暂态超越。 进一步的仿真计算表明，新方法有效的减少
了 CVT 引起的暂态误差，15 毫秒左右测距误差 可达到 5%的精度，明显优于基于 CVT 暂态误差 估计或系统线路阻抗比的各种自适应保护算法 30 毫秒左右的动作速度，相对于通过长延时来保 证测距精度的常规的距离保护算法，新方法动作 速度将提高的更多。
距离保护计算用的电压和电流量与被保护线 路原型不匹配，这是 CVT 引起距离保护出现暂态 超越的原因。要克服距离保护的暂态超越，需要
保证保护安装处与故障点之间的电势差和流过距 离保护的电流符合原输电线路分布参数模型。输 电线路等传变理论指出[6，7]，输电线路分布电 压和电流量经过相同的线性电路传变后其相互关 系也不发生改变，仍满足原输电线路分布参数模 型。CVT 基本可认为是一种线性传变电路。因此， 要使保护安装处与故障点之间的电势差和流过距 离保护的电流符合原输电线路分布参数模型，不 但需要设法使得保护安装处电压电流的经过的传 变环节一致，还需要与故障点的电压经过的传变 环节一致。距离保护是在假设已知故障点电压为 零（金属性故障）或是过渡电阻电压降的一种保 护测距算法。如果故障点也引入和保护安装处实 际 CVT 同样的传变环节，距离保护必须要考虑故 障前后故障点电压经过传变环节的暂态过程，而 不能简单假设故障点电压为零（金属性故障）或 是过渡电阻电压降。以前研究由于没有找到如何 获得与被保护线路原型相匹配的数据从而克服 CVT 引起距离保护出现暂态超越的方法，仅仅是 在传统的方法上作出了一些自适应的调整，保证 距离保护不出现暂态超越仍需要较长的延时。
输电线路的距离保护总结
输电线路的距离保护总结《输电线路的距离保护总结，有趣的“电力卫士”大揭秘》嘿，大家好啊！今天咱就来聊聊输电线路的距离保护，这玩意儿可真是电力世界里的一位厉害“卫士”呐！想象一下，那些输电线路就像电力的高速公路，输送着至关重要的电能。
而距离保护呢，就像是这条路上的超级守护者，时刻警惕着各种状况。
你说距离保护这名字咋来的呢？简单来说，就是它能根据故障点到保护装置的距离来行动。
这可就相当牛了，就好像它有一双千里眼，能精准地判断出问题出在哪里，然后迅速采取行动。
这家伙工作起来那叫一个认真负责。
一旦线路上出了啥毛病，它能迅速做出反应，跳开开关，避免问题扩大。
而且它还特别聪明，能区分故障是在保护区内还是区外。
如果是在保护区内，那果断出击；要是在区外，就不会轻易乱动，免得造成不必要的停电。
有时候我就在想，这距离保护就像一个经验丰富的老警察，稳如泰山啊！它能够准确地判断形势，该出手时就出手，一点儿也不含糊。
不过呢，它也不是完美无缺的啦。
就像人无完人一样，它偶尔也会有小失误。
比如说线路的参数发生变化，或者有一些特殊的干扰，它可能就会有点“犯迷糊”。
但别担心，咱们的电力工程师们可都不是吃素的，他们总会想办法让这位“卫士”更加厉害。
而且啊，距离保护还在不断进化呢！随着科技的发展，它变得越来越智能化、越来越精确。
就像手机不断更新换代一样，它也在努力提升自己的“战斗力”。
总之呢，输电线路的距离保护是电力系统中非常重要的一环。
它默默地守护着我们的电力供应，为我们的生活和工作提供了可靠的保障。
虽然它有时候会有点小脾气，但谁叫它承担着那么重要的责任呢！让我们一起为这位厉害的“电力卫士”点赞吧，感谢它为我们付出的努力！哈哈，这就是我对输电线路距离保护的总结，希望你们也能像我一样感受到它的有趣和重要性哦！。
输电线路距离保护设计1
辽宁工业大学微机继电保护课程设计（论文）题目：220kV输电线路距离保护设计（1）院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间： 2014.12.15-12.26课程设计（论文）任务及评语续表注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要在电力系统继电保护中输电电路的保护方法有很多，比如电流保护，电压保护，这些保护构成简单，可靠性强，一般能满足中，低压电网对保护的要求。
但是因为保护灵敏度受系统运行状况的影响，所以可能导致保护范围的缩小，这时对线路的保护就达不到要求。
由于现代电网的发展迅速，电压等级也飞速增长，因此电流电压保护也就不在适合35kv的电网，因此距离保护就成了主要的保护方式。
距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择性的、较快的切除相间故障。
当线路发生单相接地短路时，距离保护在有些情况下也能动作；当发生两相短路接地故障，它可与零序电流保护同时动作，切除故障。
本文主要是针对220kv输电线路距离保护而设计的，介绍了距离保护的原理，分析在系统故障时，保护的第Ⅰ段，第Ⅱ段，第Ⅲ段的整定值，灵敏度的校验及动作时间的计算。
及系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。
最后对系统进行整体硬件设计，画出硬件图，并用仿真软件MATLAB进行仿真，并对仿真结果进行分析。
关键词：距离保护；整定计算；系统振荡；MATLAB仿真；目录第一章绪论 (1)1.1 电力系统继电保护概述 (1)1.2 本文主要内容 (1)第2章输电线路距离保护整定计算 (3)2.1 断路器1QF处的第Ⅰ段距离保护整定 (3)2.2 断路器1QF处的第Ⅱ段距离保护整定 (4)2.3 断路器1QF处的第Ⅲ段距离保护整定 (5)2.4 系统最小运行方式下保护动作情况 (6)2.5 过渡电阻对相间短路保护的影响 (7)第3章系统硬件设计 (9)3.1 CPU最小系统设计 (9)3.2 数据采集系统设计 (10)3.3 开关量输入/输出回路设计 (11)3.4 报警显示 (13)第4章系统软件设计 (14)4.1 系统主流程图 (14)4.2 参数有效值计算 (15)第5章系统仿真及说明 (17)第6章课程设计总结 (19)参考文献 (20)第一章绪论1.1 电力系统继电保护概述电力是当今社会使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。
基于分布参数线路模型的精确故障测距算法
基于分布参数线路模型的精确故障测距算法基于分布参数线路模型的精确故障测距算法引言：在电力系统中，故障的发生会导致电力系统的中断和损坏，对系统的稳定运行造成影响。
准确测定故障位置是电力系统运行维护的重要工作之一，可以提高故障处理和恢复的效率。
基于分布参数线路模型的精确故障测距算法是一种有效的方法，通过模拟故障线路传输特性，能够准确地测定故障位置，并指导故障的处理和修复。
分布参数线路模型：分布参数线路模型是一种较为精确地描述电力系统线路传输特性的数学模型。
它考虑了电线的阻抗电抗、电导电纳等参数随频率的变化，并将线路视为无穷多个互联单元构成的离散模型。
该模型能够精确地表示电力信号的传输特性，包括衰减、传播时间等，并且能够考虑多种复杂因素的影响，如电缆、变压器等。
故障测距方法：基于分布参数线路模型的精确故障测距算法是一种利用电力线参数模型和电压电流数据进行计算的方法。
该方法基于传输线的数学模型，通过计算故障点的特征参数，如短路电阻、故障电流等，结合电流和电压的相位差和振幅差，可以准确地计算出故障点距离。
故障测距算法的步骤：1. 收集故障前和故障后的电流电压数据：首先需要收集故障发生前和发生后的电流和电压数据，包括幅值和相位信息。
这些数据通常通过电力系统监测设备进行采集。
2. 提取特征参数：利用采集到的电流电压数据，通过分析计算得出故障点的特征参数，如短路电阻、故障电流等。
这些参数可以从波形特征中提取，并结合分布参数线路模型进行计算。
3. 计算故障距离：根据故障点的特征参数和电流电压的相位差和振幅差，利用分布参数线路模型进行计算，可以得到准确的故障距离。
4. 故障处理和修复：通过准确测定故障距离，可以指导故障处理和修复的工作。
维修人员可以根据测得的故障距离，快速定位故障点，并采取相应的措施进行修复，提高系统的恢复效率。
结论：基于分布参数线路模型的精确故障测距算法通过模拟故障线路传输特性，利用电流电压的相位差和振幅差计算故障距离，能够准确地测定故障位置，并指导故障的处理和修复。
PSL603U简介
远跳可以通过控制字选择是否经本地启动闭锁。当保护控 制字整定为“远跳不经本地启动”时，则收到远跳信号后无条 件出口。当保护控制字整定为“远跳经本地启动”时，则需本 装置启动才出口。
[ 25 ]
国电南自
基本功能介绍
重合闸
重合闸功能的投退 重合闸功能可通过“重合闸功能”控制字来投
退。在重合闸功能退出的情况下，若有“闭重/沟通 三跳”开入，在任何故障情况下都直接三跳，本保 护不重合；若无“闭重/沟通三跳”开入，保护选相 跳闸。
[ 28 ]
国电南自
基本功能介绍
重合闸
重合闸同期无压鉴定
PSL 603U系列保护重合闸可选择四种方式：检无压、检 同期、检无压方式在有压时自动转检同期（同时投入检无压 和检同期功能）、非同期(不检同期也不检无压)。
[ 29 ]
国电南自
基本功能介绍
重合闸
沟通三跳
本装置设有沟通三跳逻辑，动作时驱动装置4付沟通三跳常 闭接点。沟通三跳的条件（或门）为：
国电南自
基本功能介绍
选相元件 （1）电流突变量选相元件 （2）序分量选相
振荡闭锁开放元件 （1）序分量不对称开放元件（I0+I2>mI1） （2）振荡轨迹半径检测法（纯振荡过程中测量阻
抗不断变化，而发生故障后阻抗基本不变）
[ 14 ]
国电南自
基本功能介绍
距离零序保护
距离保护的配置 （1）快速距离
国电南自
PSL 603U系列线路保护
性能指标
序号 1 2 3
4
5 6 7 8 9 [8]
名称
主要技术指标
相电压： 0.2 V～70V
采样回路精确工作范围
同期电压：0.3 V～120V
[ 25 ]
国电南自
基本功能介绍
重合闸
重合闸功能的投退 重合闸功能可通过“重合闸功能”控制字来投
退。在重合闸功能退出的情况下，若有“闭重/沟通 三跳”开入，在任何故障情况下都直接三跳，本保 护不重合；若无“闭重/沟通三跳”开入，保护选相 跳闸。
[ 28 ]
国电南自
基本功能介绍
重合闸
重合闸同期无压鉴定
PSL 603U系列保护重合闸可选择四种方式：检无压、检 同期、检无压方式在有压时自动转检同期（同时投入检无压 和检同期功能）、非同期(不检同期也不检无压)。
[ 29 ]
国电南自
基本功能介绍
重合闸
沟通三跳
本装置设有沟通三跳逻辑，动作时驱动装置4付沟通三跳常 闭接点。沟通三跳的条件（或门）为：
国电南自
基本功能介绍
选相元件 （1）电流突变量选相元件 （2）序分量选相
振荡闭锁开放元件 （1）序分量不对称开放元件（I0+I2>mI1） （2）振荡轨迹半径检测法（纯振荡过程中测量阻
抗不断变化，而发生故障后阻抗基本不变）
[ 14 ]
国电南自
基本功能介绍
距离零序保护
距离保护的配置 （1）快速距离
国电南自
PSL 603U系列线路保护
性能指标
序号 1 2 3
4
5 6 7 8 9 [8]
名称
主要技术指标
相电压： 0.2 V～70V
采样回路精确工作范围
同期电压：0.3 V～120V
基于分布参数的半波长交流输电线路保护原理研究的开题报告
基于分布参数的半波长交流输电线路保护原理研究的开题报告一、研究背景电力系统中，交流输电线路的保护是保障电力系统安全稳定运行的重要环节。
传统的线路保护通常采用了基于距离、电流、电压等参数来实现，但在特定情况下，这些保护方案往往难以实现对线路故障的准确识别。
基于分布参数的保护方案通过分析线路传输特性，将线路视为一个传输参数模型，从而实现对线路各种故障的快速诊断与准确保护。
半波长交流输电线路是一种特殊的输电线路形成，由于其特殊的PSCAD模型建立，使得其故障诊断与线路保护更加复杂。
因此，本研究将在半波长交流输电线路保护领域展开研究，旨在解决当前该线路保护方案存在的问题，提高线路保护的准确性和可靠性。
二、研究现状和意义目前交流输电线路保护研究的主要方向是基于距离保护、差动保护和GPS同步保护等方法。
但由于线路参数受天气、环境等因素的影响较大，这些方法往往难以满足对线路各种故障的准确诊断和保护要求。
因此，基于分布参数的保护方案逐渐受到重视。
半波长交流输电线路是一种特殊的输电线路形式，其参数计算较传统线路更为复杂，线路上的故障诊断和保护需要更加高效准确的方法。
因此，在半波长交流输电线路领域进行保护技术研究具有重要意义。
三、研究内容和方法本研究将主要涉及半波长交流输电线路保护方案的研究。
具体研究内容包括：1.半波长交流输电线路参数的计算2.基于分布参数的半波长交流输电线路保护原理的研究3.针对半波长交流输电线路的保护技术研究在研究方法方面，本研究将采用理论分析与仿真实验相结合的方法。
具体分为：1.建立半波长交流输电线路的数学模型，并进行参数计算2.在基于分布参数的保护方案中，对于半波长交流输电线路的故障诊断与保护原理进行深入研究3.基于PSCAD进行半波长交流输电线路的仿真实验，验证所提出的保护方案的可行性四、预期成果和总体计划本研究的预期成果是提出一种高效准确的半波长交流输电线路保护方案，并通过相关仿真实验进行验证，同时提出改进方案，提高保护方案的实用性与适应性。
基于分布参数模型的特高压双回线路故障分量接地距离保护
基于分布参数檩型的特高压双回线路故喧分星接地距离保护
侯 仰 栋 桑 ．
（． １华北 电力大 学 电气与 电子 工程 学 院 ， 河北 保 定
摘
乐
３ ２０ ） １００
０ １０ ；． 兴供 电公 司 ， ７ ０３ ２绍 浙江 绍 兴
要： 特高压交流同杆双 回输电线路分布 电容大、 输距离远 ， 传 呈显著 的分布参数特 性， 传统距离元件应用于特
研
究
与
分
收 稿 日期 ：０ ８ ０ — ８ ２ ０— ９ ２
析
作者简介： 侯仰栋 （ ９ １ ） 男 ， １８ 一 ， 山东济宁人 ， 士研究生 ， 硕 研究方 向为 电力系统继 电保护 。
翔 ∞ ①∞气 ０
》 一∽～ 《 ∞
研
究
与
分 析 图 １ 线 路 中 电压 电流 示序 、 序 阻抗 。 正
１ 分布 参数 特 性及 相序 变换 ． ２ 岛 簖
蜚。
眵
》
∞
ｅ 狮
特 高 压 输 电线 路 需 要 考 虑 线 路 的分 布 参 数 特 性 。 由描 述输 电线 路波 过程 的微 分 方程推 导 出长线 方 程 能消 除 电容 电流 的影 响 。线 路 中各量 的简单示 意 图如 图 ｌ 所示 ， 中 电压 、 其 电流 量 是指 某 一 独 立 的
１ 基 本 原 理
１１ 故 障分量 距 离保 护 ．
比幅式 故 障分 量 距 离 保 护 的通 用 动作 判 据
为：
Ｕ Ｕ， Ｊ Ｊ ＇ ｌ≥ － Ｋ０ ｌ Ｉ
（ １ ）
式 中 ： 表示 故 障后 的补 偿 电压 ； ｌ 表示 故 障前 的 ｎ ｌ 补偿 电压 ， 下标 “ ’ 示该 量是 故 障前 的量 ； 表 Ｋ为 实
侯 仰 栋 桑 ．
（． １华北 电力大 学 电气与 电子 工程 学 院 ， 河北 保 定
摘
乐
３ ２０ ） １００
０ １０ ；． 兴供 电公 司 ， ７ ０３ ２绍 浙江 绍 兴
要： 特高压交流同杆双 回输电线路分布 电容大、 输距离远 ， 传 呈显著 的分布参数特 性， 传统距离元件应用于特
研
究
与
分
收 稿 日期 ：０ ８ ０ — ８ ２ ０— ９ ２
析
作者简介： 侯仰栋 （ ９ １ ） 男 ， １８ 一 ， 山东济宁人 ， 士研究生 ， 硕 研究方 向为 电力系统继 电保护 。
翔 ∞ ①∞气 ０
》 一∽～ 《 ∞
研
究
与
分 析 图 １ 线 路 中 电压 电流 示序 、 序 阻抗 。 正
１ 分布 参数 特 性及 相序 变换 ． ２ 岛 簖
蜚。
眵
》
∞
ｅ 狮
特 高 压 输 电线 路 需 要 考 虑 线 路 的分 布 参 数 特 性 。 由描 述输 电线 路波 过程 的微 分 方程推 导 出长线 方 程 能消 除 电容 电流 的影 响 。线 路 中各量 的简单示 意 图如 图 ｌ 所示 ， 中 电压 、 其 电流 量 是指 某 一 独 立 的
１ 基 本 原 理
１１ 故 障分量 距 离保 护 ．
比幅式 故 障分 量 距 离 保 护 的通 用 动作 判 据
为：
Ｕ Ｕ， Ｊ Ｊ ＇ ｌ≥ － Ｋ０ ｌ Ｉ
（ １ ）
式 中 ： 表示 故 障后 的补 偿 电压 ； ｌ 表示 故 障前 的 ｎ ｌ 补偿 电压 ， 下标 “ ’ 示该 量是 故 障前 的量 ； 表 Ｋ为 实
输电线路距离保护
输电线路距离保护齐广振20071626一、引言保护系统的组成及其功能输电线路的保护有主保护与后备保护之分。
主保护一般有两种纵差保护和三段式电流保护。
而在超高压系统中现在主要采用高频保护。
后备保护主要有距离保护，零序保护，方向保护等。
电压保护和电流保护由于不能满足可靠性和选择性现在一般不单独使用一般是二者配合使用。
且各种保护都配有自动重合闸装置。
而保护又有相间和单相之分。
如是双回线路则需要考虑方向。
在整定时则需要注意各个保护之间的配合。
还要考虑输电线路电容，互感，有无分支线路。
和分支变压器，系统运行方式，接地方式，重合闸方式等。
还有一点重要的是在220KV及以上系统的输电线路，由于电压等级高故障主要是单相接地故障，有时可能回出现故障电流小于负荷电流的情况。
而且受各种线路参数的影响较大。
在配制保护时尤其要充分考虑各种情况和参数的影响。
二、阻抗测量的原理假设一根均匀电缆无限延伸，在发射端的在某一频率下的阻抗称为“特性阻抗”。
测量特性阻抗时，可在电缆的另一端用特性阻抗的等值电阻终接，其测量结果会跟输入信号的频率有关。
特性阻抗的测量单位为欧姆。
在高频段频率不断提高时，特性阻抗会渐近于固定值。
例如同轴线将会是50或75欧姆；而双绞线(用于电话及网络通讯)将会是100欧姆(在高于1MHz时)。
粗同轴电缆与细同轴电缆是指同轴电缆的直径大还是小。
粗缆适用于比较大型的局部网络,它的标准距离长、可靠性高。
由于安装时不需要切断电缆,因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置。
但粗缆网络必须安装收发器和收发器电缆,安装难度大,所以总体造价高。
相反,细缆安装则比较简单,造价低,但由于安装过程要切断电缆,两头须装上基本网络连接头(BNC),然后接在T型连接器两端,所以当接头多时容易产生接触不良的隐患,这是目前运行中的以太网所发生的最常见故障之一。
国内标准计算机网络一般选用RG-8以太网粗缆和RG-58以太网细缆。
（50欧）RG-59 用于电视系统。
输电线路的接地保护与距离保护(ppt 29页)
6.5 输电线路的接地保护
➢零序功率 S0 U0I0。由于故障点的零序电压最高，所以故 障点的零序功率也最大。
注意：由于在故障线路上，零序功率的方向是由线路指向母线（与正序功率相 反），因此，零序功率方向继电器都是在负值零序功率下动作的。
2. 零序分量的获取方法 零序电流的获取 ➢架空线路：用零序电 流滤过器（图6-33a）。 ➢电缆线路：用零序电 流互感器（图6-33b）。
6.5 输电线路的接地保护
三、小接地电流系统的接地保护
1. 小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布（图6-39）
图6-39 小接地电流系统中单相接地时电容电流的分布
6.5 输电线路的接地保护
由图6-39可知，电容电流分布的特点如下： ✓发生单相接地，全系统都会出现零序电压。 ✓非故障线路的C相对地电容电流为零，只有A相和B相有电 容电流；而故障线路的C相对地电容电流不为零。 ✓非故障线路的零序电流为该线路本身对地的电容电流，其 方向由母线指向线路。
式中，(3U03I0)mi为n 保护区末端接地短路时，保护安装处的最 小零序功率；S op 为零序功率方向继电器的动作功率。
根据规程要求，作近后备时（本线路末端接地短路）， Ks≥1.5；作远后备时（相邻线路末端接地短路），Ks≥2 。
说明：由于接地故障点的零序电压最高，所以当接地故障位于保护安装 处附近时，不会出现零序方向继电器的电压死区。
s零序功率方向继电器的接线图638a而电力系统中实际使用的零序功率方向继电器最大最灵敏角为70由于在规定的电流电压正方向下当被保护线路正方向发生接地短路时超前约90因此在使用零序功率方向继电器时若以正极性端接入继电器电流线圈的极性端则必须以负极性端接入继电器电压线圈的极性端这时接入继电器的电流和电压分别为
输电线路新型距离保护的研究与应用
输电线路新型距离保护的研究与应用【摘要】随着社会的发展，我国的国民经济和收入水平都有了显著的提高，所以，我们对电力各方面的需求也越来越大。
在运用这些大功率的输电线的同时，输电线路的保护也成了摆在我们面前的一个问题，特别是对于继电保护的速动性、可靠性等的要求也更加严格。
对于电网的保护，我们需要更加完备的装置来应对现代化电网大容量、超高压的的特征。
而我们所说的距离保护一般是指反应故障点到保护安装点之间的距离。
本文主要通过介绍输电线路以及新型距离保护的一些基本知识，研究对输电线路故障距离判断的一些措施。
【关键词】输电线路;新型距离保护;研究一、距离保护的原理和特征在现代化电力系统方式多变、结构复杂的情况下，我国需要一个各方面性能都比较完善的的继电保护装置。
只有这样，我们才能有效的对电力系统进行同步的检测和控制，其中，距离保护就是继电保护中的一种比较常用的形式。
距离保护一般是指反应故障点到保护安装点之间的阻抗，也被叫做阻抗保护。
根据阻抗的大小来确定故障点到保护处的距离，这种装置的保护动作时间级别也是由这个距离来确定的。
故障点与保护装置的距离越远，保护装置的时间级别就相对较慢，越近就越快。
依靠这种模式，就可以让保护装置选择性的排除故障，十分高效。
其中，我们常常用到的就是三段式保护，其示意图如图1所示：图1 三段式距离保护的配合如图1所示，距离保护Ⅰ段路线的70-80%，在跳闸处相连;Ⅱ段距离保护路线则可以保护整个线路的40-50%，时间动作大约需要0.2-0.4s;Ⅲ段距离保护路线主要保护整条路线，可以保障下一条路线的线路更长，与其对应的保护时间动作也会相应的变长。
图中箭头表示元件的方向，需要注意的是，方向元件必须按照一定的顺序排列，如果方向出错的话就会导致整个电路出现故障。
二、造成输电线路外破的主要原因1.近年来，由于城乡经济发展较快，线路防护区内各种违章建房现象十分严重一些输电线路导线到房屋之间的垂直距离小于规定的安全距离，在一些恶劣天气条件下可能会发生一系列的事故或者跳闸现象。
基于分布参数模型电力电缆故障测距研究
基于分布参数模型电力电缆故障测距研究摘要随着国民经济的高速发展和城市配网改造工作的开展，电力电缆被大量投运，出现了大量的电缆供电线路和混合供电线路。
配网电缆故障的发生越来越频繁，尤其是单相接地故障，约占所有故障次数的80%，因此，对电力系统配网电缆单相接地故障进行准确的定位是保证电力系统安全稳定运行的有效途径之一。
目前配网电缆属于小电流接地系统，发生单相接地故障时，故障稳态电流微弱，特征不明显，现有常用的基于故障稳态信号的测距方法应用会有一定的限制。
需要研究一种能够利用故障暂态信号、适合于配网电缆单相接地故障的故障测距方法。
基于线路模型的时域测距方法具有从故障暂态到稳态的全过程数据都适用的特点，测距可以利用故障暂态信息，应用于配网电缆测距具有一定的优势。
鉴于目前传统配网故障测距使用的线路模型的不足，本文将采用一种考虑高阶无穷小量的配网电缆分布参数电路模型，该模型充分考虑线路的分布性，适合于配网电缆单相接地故障测距的应用。
本文基于该线路分布参数电路模型，提出一种配网电缆单相接地故障双端时域测距算法。
该方法利用线路两端的电压、电流同步故障信息来定位单相接地故障，是在整条线路上从两端搜索计算出零序电压瞬时值误差最小的实际故障距离。
该双端算法是一种时域测距算法，能够使用故障暂态信息和稳态信息来进行测距，适用于配网电缆单相接地故障的测距。
在此算法的基础上，又进行了配网混合线路单相接地故障双端测距算法的研究。
本文运用EMTP和MATLAB平台进行配网电缆故障仿真，仿真结果表明了本文提出的双端时域测距算法克服了原有的基于故障稳态信号的配网电缆测距方法的不足，可以采用故障暂态信息来进行测距，并且测距精度不受中性点运行方式、故障初相角、过渡阻抗和故障发生位置的影响，具有较高的测距精度。
本文在双端测距方法的基础上，对基于线路分布参数电路模型的配网电缆单端测距算法进行研究。
算法是通过估算对侧的流向故障点的稳态电流信息，根据线路发生单相接地故障时接地故障点处故障相对应的正、负、零序电流分量瞬时值相等的特征实施故障定位。
基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护
基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护侯俊杰;樊艳芳【摘要】传统工频原理距离保护易受风电系统故障特征的影响,基于集中参数模型的时域距离保护原理较适应于风电系统送出线.但考虑到该原理忽略分布电容的影响,当故障发生在风电系统长距离送出线时,可能造成距离I段保护发生暂态超越现象.因此,提出一种基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护原理.基于分布参数模型,通过保护安装处的电压、电流时域信息求得距离I段整定处的电压、电流时域信息,代入时域故障测距方程中,求得整定点与故障发生处的故障距离.通过与距离I段整定距离求和获得故障测量距离,实现保护动作.仿真结果表明,该原理不受长距离送出线分布电容的影响,具有较强的抗过渡电阻性能,优越于基于集中参数模型时域距离保护.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2018(046)019【总页数】8页(P26-33)【关键词】风电系统;送出线;时域;距离保护;分布参数模型【作者】侯俊杰;樊艳芳【作者单位】新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐 830047;新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐 830047【正文语种】中文目前，面向大规模风电系统送出线保护研究多停留在适应性分析阶段，对于适应于风电系统送出线的新型保护原理研究较少。
距离保护作为线路保护的重要组成部分，仍然面临一定的问题，其中包括过渡电阻、长距离线路分布电容等的影响，可能导致距离保护出现不正确动作的风险。
当故障发生在风电系统送出线时，因风电侧可能具有频率偏移、弱馈性、谐波含量较高等故障特征，距离保护原理的性能将进一步受到影响，亟待学者们探究适应于风电系统送出线的新型距离保护原理。
目前国内外学者已针对距离保护展开了一定的研究。
文献[1-16]对工频原理距离保护在风电系统送出线的适应性展开研究。
研究结论表明基于工频量距离保护原理易受风电侧频率偏移、弱馈性的影响可能造成保护不正确动作；风电系统正负序阻抗变化可能导致工频变化量距离保护原理适应性存在问题。
基于沿线电压降幅值特性输电线路距离保护方法
基于沿线电压降幅值特性输电线路距离保护方法林富洪;曾惠敏【摘要】基于长线方程实时计算故障点电压,故障后沿线电压降落幅值呈现物理分布特性.基于此特性,提出一种输电线路距离保护新方法.该方法与方向元件配合使用,适用于单相接地故障和相间故障的整个故障过程的I段保护,原理上消除了故障点电压的影响,具有良好的耐高阻和抗负荷电流影响的能力.PSCAD仿真分析和500 kV线路录波数据测试结果表明,该方法动作性能优于传统距离保护,具有良好现场实用价值.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】5页(P258-262)【关键词】输电线路;故障电压;单相接地故障;相间故障【作者】林富洪;曾惠敏【作者单位】国网福建省电力有限公司莆田供电公司,福建莆田 351100;国网福建省电力有限公司检修分公司,福州 350013【正文语种】中文【中图分类】TM773输电线路即使经杆塔直接接地，在土壤电阻率较低的地区过渡电阻也在10 Ω左右，在电阻率较高的地方过渡电阻可达30 Ω，或甚至更高[1-2]。
过渡电阻产生的附加阻抗呈阻感性或呈阻容性容易造成阻抗距离保护拒动或超越，保护误动或拒动，会给电力系统安全运行带来重大损失，甚至有可能会威胁到电力系统的稳定性[1-6]。
文献[7-11]研究表明，采用分布参数建模，测量阻抗与故障距离呈双曲正切函数关系，双曲正切函数特性使得过渡电阻对阻抗距离保护的影响更为严重。
本文基于分布参数模型实时计算故障点电压。
经分析，保护区内故障时，保护安装处到故障点的电压降落幅值小于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值；保护区外故障时，保护安装处到故障点的电压降落幅值大于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值。
基于此特性，提出一种输电线路距离保护新方法。
1.1 基于分布参数模型单相接地故障推导φ相接地故障时，φ处相电压为其中，零序电流补偿系数为于是，φ相操作电压为式中Ufφ——φ相接地故障点电压；lset——保护范围；φ=A、B、C相；γi，Zci(i=1,2,0)——线路正、负、零序传播常数和波阻抗；Zm0——保护安装处的零序系统等值阻抗；保护安装处故障相正、负、零序电压；lmf——故障距离。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
故障点与保护安装处各电气量之间关系如下 ：
U = U ch γ l ! I = I ch γ l
mi fi
（
i mf
） + Imfi Zci sh （γi lmf ）
mi
mfi
（
i mf
） + Ufi sh （γi lmf ） ／ Zci
（1 ）
由式 （1） 可得 ：
1 （2 ） Ufi + Zci th（γi lmf ） Imi ch（γi lmf ） 其中 ，i = 1 ，2；Umi、Imi 为 m 端保护测量到的正 、 负序电 压 和 电 流 ； Ufi 、 Imfi 为 故 障 点 f 处 的 正 、 负 序 电 压 和 电 流 ；lmf 为故障点 f 到 m 端的距离 ；sh （ ·）、ch （ ·） 和 ·） 分别为双曲正弦函数 、 双曲余弦函数和双曲正 th （ 切函数 ；γi、Zci 分别为线路正 、 负序传播常数和正 、 负 Umi =
于是 ， 定义操作电压如下 ： Uop， = Um - Zc1 th（γ1 lset） Im = AB ，BC ，CA （8） 其中 ，lset 为线路距离保护的整定范围 。 1.2 基于分布参数模型的故障点电压相角估算 根据相间故障的复合序网可知 ， 故障处电流为 ： （9 ） If B = a2If A1 + a If A2 = j 姨 3 If A2 基于分布参数模型 ，m 端负序电流与故障 点 负 序电流之间满足 ［13］：
收稿日期 ：2011 - 06 - 07 ； 修回日期 ：2012 - 03 - 20 基金项目 ： 国家自然科学基金重点资 助 项 目 （50837002 ）； 国 家 自然科学基金资助项目 （50907021 ）
图 1 输电线路相间短路时的正 、 负序等值网 Fig.1 Positive and negative sequence equivalent networks of transmission lines with inter-phase fault
序波阻抗 。 以 BC 相间短路为例 ， 由式 （2） 可得 m 处的 B 相 电压为 ：
Project supported by the Major Project of National Natural Science Foundation of China （50837002 ） and the National Natural Science Foundation of China （50907021 ）
（b ） 保护区外故障电气矢量关系图
图 5 相间短路故障后电压 、 电流量的相对矢量关系图
Fig.5 Phasor chart of voltage and current for inter-phase fault
第5期
ห้องสมุดไป่ตู้
马
静 ， 等 ： 基于分布参数模型的输电线路相间距离保护
保护区内故障时，根据线路电压降落情况有 Um 超前 Uf，eq、Uf，eq 超前 Uop，；输电线路保护区外 故障时 ， 根据线路电压降落情况有 Um 超前 Uop，、 Uop， 超前 Uf，eq。 无论区内故障还是区外故障 ，均有 arg （Uf，eq）≈arg （jIfφ2）。 Im 与 Zc1th （γ1lset）Im 矢量夹 角 φL = arg （Zc1thγ1lset ）。 Um 与 Uop， 相差一固定相 量 Zc1th （ γ1lset ） Im ， Um 与 Uf， eq 相 差 一 固 定 相 量 Zc1th （γ1lmf）Im。 于是可得 ， 保护区内故障时 ， 各电气 量相对矢量关系如图 5（a） 所示 ； 保护区外故障时 ， 各 电气量相对矢量关系如图 5（b） 所示 。
Um θ β Im φL - Zc1th （γ1lmf）Im Uf，eq jImφ2 - Zc1th （γ1lset）Im Uop，
If A2 = ［ch（γ l ） + th（γ l ） sh（γ l ）］× 1 mf 1 m 1 mf ImA2 th［γ1（lm + lmf）］ 1+ th［γ1（ln + lmn - lmf）］ 其 中 ，lmn 为 线 路 全 长 长 度 ；lm、ln 分 别 为 由 m 、n 侧 的 正 、 负序系统阻抗决定的虚拟等值线路长度 ， 且 lm = a th（Zm2 ／ Zc1） ／ γ1，ln = a th（Zn2 ／ Zc1） ／ γ1。 图 3 给出了以 Im A2 相位估算 IfA2 相位的误差 特 性曲线 。 由图 3 可知 ， 最大估算误差小于 0.35° 。 因
电 力 自 动 化 设 备
UmC = UmC1 + UmC2 = 1 1 UfC1 + Zc1th（γ1lmf）ImC1 + Uf C2+ ch（γ1lmf） ch（γ1lmf） 1 Zc1th（γ1lmf） ImC2 = UfC + Zc1th（γ1lmf） ImC （4） ch（γ1lmf） 由式 （3） 和式 （4） 可得 ： UmBC = UmB - UmC = 1 UfBC + Zc1th（γ1lmf）ImBC = ch（γ1lmf） 1 （5 ） R f IfB + Zc1th（γ1lmf） ImBC ch（γ1lmf） 其中 ，Rf 为相间过渡电阻 。 由式 （5） 可得如下关系 ： Uf Um = + Zc1 th（γ1lmf） Im =AB，BC，CA （6） ch（γ1lmf） 令式 （6） 中 Uf = Uf，eq，可得 ： ch（γ1lmf） Um = Uf，eq + Zc1 th（γ1lmf） Im = AB ，BC ，CA （7） 其中 ，Uf，eq 为等效故障点电压 。 图 2 给 出 了 ch （γ1 x ） 的 幅 相 特 性 曲 线 （D 代 表 ch（γ1 x））。 由图 2 可得 ，等效故障点电压 Uf，eq≈Uf。
1.3
基于分布参数模型的等效故障点电压计算 当相间故障发生后 ，Um 与 Uop，、Uf，eq 分别相 差一固定相量 Zc1 th （γ1lset）Im 和 Zc1 th （γ1lmf）Im， 分析 二者矢量关系如下 。 以我国京津唐 500 kV 输电线路参数为例 ， 随故 障距离 x 变化 ，Zc1th （γ1x） 和 Z1 = x （R1 + jX1） 函数的实 、 虚部变化曲线如图 4 所示。 由图 4 可知，随故障距离 x 变化 ，Zc1th （γ1 x） 和 Z1 = x （R1 + j X1） 曲线贴近 ， 即 可 认 为 arg［Zc1th（γ1lset）］≈arg［Zc1th（γ1 lmf）］。 其中 ，R1、X1 分 别为单位线路电阻和电抗 。
0
引言
1
1.1
基于分布参数模型的相间距离保护原理
基于分布参数模型的相间故障理论推导 线路相间故障的正 、 负序等值网如图 1 所示 。
Zmi m Imi Imfi Umi Ifi f Infi Ini n Zni Uni Ufi
传统距离继电器不考虑线路分布电容 ， 在线路 发生金属性故障时 ， 测量阻抗是故障距离与线路单 位阻抗的线性乘积 。 传统距离继电器是根据测量阻 抗的大小来反映故障点的远近以决定是否发出跳闸 信号 ［1- 12］。 然而 ， 对于高压 ／ 超高压 ／ 特高压远距离输 电线路 ， 沿线分布电容电流很大 ， 对保护动作性能的 影响不能忽略 。 相关理论分析证明 ［13- 16］， 考虑输电线 路分布电容的影响后 ， 测量阻抗与故障距离呈双曲 正切函数关系 ， 双曲正切函数特性决定了阻抗继电 器抗故障电阻能力差 ， 故障电阻带来的附加阻抗将 严重影响阻抗继电器的动作特性 。 因此 ，由于分布电 容和高阻的影响 ， 传统距离保护将无法正确区分故 障点是否位于保护范围内 ，所以无法保证选择性 。 同 时 ， 高压 ／ 超高压 ／ 特高压远距离输电线路上往往输 送较大的负荷 ， 文献 ［16 ］ 指出线路上较重的负荷电 流将影响继电器的动作灵敏性 。 因此 ， 在高压 ／ 超高 压 ／ 特高压远距离输电线路上 ， 传统距离继电器动作 特性受分布电容 、 负荷电流和故障电阻影响较大 。 本文采用分布参数建模 ， 提出一种适用于高压 ／ 超高压 ／ 特高压输电线路的相间距离保护 。 该方法利 用区外故障时等效故障点电压相量在测量电压和补 偿电压相量一侧以及区内故障时等效故障点电压相 量在测量电压和补偿电压相量之间这一故障特征构 成判据 ， 耐故障电阻和抗负荷电流影响的能力良好 ， 有良好的动作灵敏性 。 该方法适用于距离保护 I 段 ， 有良好的保护范围 ， 因此具有良好的保护动作特性 。
90 X／Ω 45 0 1 2 3 4 R／Ω 5 6 7
集中参数模型 分布参数模型
arg D ／ （° ）
图 4 Zc1th （γ1x ） 和 Z1 的实 、 虚部曲线
Fig.4 Real and imaginary parts of Zc1th （γ1x ） and Z1
图 2 ch （γ1x ） 的幅相特性曲线 Fig.2 Amplitude-phase characteristic curve of ch （γ1x ）
UmB = UmB1 + UmB2 = 1 1 UfB1 + Zc1th（γ1lmf） ImB1 + Uf B2+ ch（γ1lmf） ch（γ1lmf） 1 Zc1th（γ1lmf） ImB2 = UfB + Zc1th（γ1lmf）ImB （3） ch（γ1lmf） 同理 ， 可得 m 处的 C 相电压为 ：
1.00 0.97 0.94 0.30 0.15 0 100 x ／ km 200 300 D
误差 ／ （° ）
第 32 卷
0.4 0.2 0 100 150 200 lmf ／ km 250 300