阅读说明：本技术 一种基于线路参数识别的线路断线保护方法 (Line disconnection protection method based on line parameter identification ) 是由 赵子涵 黄涛 王利平 谢华 朱小红 徐晓春 郑中 戴光武 陈虹静 张洪喜 于 2020-05-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于线路参数识别的线路断线保护方法,属于电力系统继电保护领域。该线路断线保护方法包括如下步骤：获取线路两端三相的电压波形采样值、电流波形采样值、电流相量及开关位置；根据电流相量、开关位置选出断线相别；根据两端三相的电压波形采样值、电流波形采样值,利用线路微分方程求解线路的电阻电感参数；将求解的线路电阻电感参数与预先设定的实测线路电阻电感参数进行比较计算差值；根据断线相别的计算差值是否超过设定的门槛值判断断线位置；根据断线位置执行相应的断线保护方案。本发明有助于快速定位断线故障,而且在线路低负载情况下也能比较准确地判断出断线故障。(The invention discloses a line disconnection protection method based on line parameter identification, and belongs to the field of relay protection of power systems. The line disconnection protection method comprises the following steps: acquiring voltage waveform sampling values, current phasors and switch positions of three phases at two ends of a line; selecting a broken line phase according to the current phasor and the switch position; according to voltage waveform sampling values and current waveform sampling values of three phases at two ends, resistance inductance parameters of the line are solved by using a line differential equation; comparing the solved line resistance inductance parameter with a preset actually measured line resistance inductance parameter to calculate a difference value; judging the line breaking position according to whether the calculated difference value of the line breaking phase exceeds a set threshold value or not; and executing a corresponding disconnection protection scheme according to the disconnection position. The invention is helpful for quickly positioning the disconnection fault, and can accurately judge the disconnection fault under the condition of low load of the line.)

一种基于线路参数识别的线路断线保护方法

技术领域

本发明涉及一种基于线路参数识别的线路断线保护方法，属于电力系统继电保护领域。

背景技术

断线故障是输电线路比较少见的一种故障，输电线路老化耐张力水平下降、雷击引起的电弧燃烧、大风或外力撞击是造成断线故障的主要原因。断线故障属于纵向故障，是沿着电能传播方向发生的故障，包括单相断线和两相(多相)断线。发生断线故障时，不会引起大的短路电流和电压的急剧下降，但系统非全相运行时会产生较大的负序和零序电流，负序电流使发电机绕组过热，零序电流对通信系统产生干扰，影响系统的正常运行，另外带电线路落地也容易造成人身伤害，因此及时发现断线故障将故障隔离是非常有必要的。但目前输电线路的保护装置一般只针对短路故障，对于断线故障并没有可靠的保护措施。

判断出系统发生断线故障是容易的，但要区分断线故障是发生在区内还是区外就比较困难，因为区内、区外发生断线故障时，线路两侧的工频电气量特征并无太大差别，尤其是在低负载情况下，这直接影响到保护动作的选择性，如果判断不准确，可能造成故障隔离范围的扩大，影响供电可靠性。

发明内容

本发明提出了一种基于线路参数识别的线路断线保护方法，能够快速识别线路断线故障位置，提高线路低负载情况下的断线故障判别灵敏性，从而及早地隔离断线故障，消除系统因断线带来的影响。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种基于线路参数识别的线路断线保护方法，包括如下步骤：

a)获取线路两端三相的电压波形采样值、电流波形采样值、电流相量及开关位置；

b)根据电流相量、开关位置选出断线相别；

c)根据两端三相的电压波形采样值、电流波形采样值，利用线路微分方程求解线路的电阻电感参数；

d)将求解的线路电阻电感参数与预先设定的实测线路电阻电感参数进行比较计算差值；

e)根据断线相别的计算差值是否超过设定的门槛值判断断线位置；

f)根据断线位置执行相应的断线保护方案。

步骤a)中所述电压波形采样值和电流波形采样值的采样频率不低于4.8kHz。

步骤b)中所述断线相别的判定条件需同时满足以下四个条件：

①该相电流变化量启动判据满足，所述电流变化量启动判据如下：

ΔI_φ＞1.25ΔI_T+ΔI_ZD

其中，ΔI_φ为该相电流变化量的幅值，φ＝A、B、C；ΔI_T为浮动门槛；ΔI_ZD为启动定值；

②该相无流判据满足，所述无流判据如下：

I_φ＜I_set

其中，I_φ为该相电流幅值；I_set为无流门槛值；

③该相开关位置在合位；

④线路对侧相同相也满足上述①～③的条件。

步骤c)所述电阻电感参数的计算公式如下：

其中，R_φc、L_φc为相别φ的线路电阻、电感的计算值；N为采样点数；T_s为采样周期；

为线路m侧的第k点电压波形采样值，

为线路n侧的第k点电压波形采样值；

为线路m侧的第k点电流波形采样值，为线路n侧的第k点电流波形采样值；

为线路m侧第k-1点电流波形采样值，为线路n侧第k-1点电流波形采样值；Δi_φ,k＝i_φ,k-i_φ,k-1。

步骤d)所述差值计算公式如下：

ΔR_φ＝|R_φc-R|

ΔL_φ＝|L_φc-L|

其中，ΔR_φ、ΔL_φ分别为相别φ的电阻电感参数计算差值；R、L分别为预先设定的实测线路电阻电感参数。

步骤e)中所述判断断线位置的方法如下：

当相别φ满足ΔZ_set为门槛值，且相别φ为断线相别时，判为线路区内相别φ发生断线故障；

当相别φ满足且相别φ为断线相别时，判为线路区外相别φ发生断线故障。

步骤f)中所述断线保护方案如下：

当线路区内发生断线故障时，断线保护发出三相跳闸信号跳开线路开关，同时闭锁重合闸；当线路区外发生断线故障时，断线保护发出区外断线告警信号。

本发明的有益效果如下：

本发明通过利用断线故障时线路两侧电压、电流中包含暂态量分量的全波形时域特征识别线路参数的变化。由于低负载情况下发生断线故障也会有比较明显的暂态过程，所以本发明提出的断线保护方法能够提高在低负载情况下的断线故障识别灵敏性，而且利用电压、电流波形采样值构成算法，计算窗长短，能更加快速地判断出断线故障，有效降低断线故障造成的非全相运行带给电网的影响。

附图说明

图1是本发明一种基于线路参数识别的线路断线保护方法的流程图。

图2是本发明一种基于线路参数识别的线路断线保护方法的应用场景。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1、图2所示，一种基于线路参数识别的线路断线保护方法，包括如下步骤：

a)获取线路两端三相的电压波形采样值、电流波形采样值、电流相量及开关位置；

b)根据电流相量、开关位置选出断线相别；

c)根据两端三相的电压波形采样值、电流波形采样值，利用线路微分方程求解线路的电阻电感参数；

d)将求解的线路电阻电感参数与预先设定的实测线路电阻电感参数进行比较计算差值；

e)根据断线相别的计算差值是否超过设定的门槛值判断断线位置；

f)根据断线位置执行相应的断线保护方案。

步骤a)中，电压波形采样值、电流波形采样值的采样频率不低于4.8kHz。

采用4.8kHz的采样率可以提高电压、电流波形中高频信号的采集能力，提高线路参数识别的准确性。同时，线路两侧可以利用现有保护装置的通信通道来传递步骤a)中的电气量，降低改造成本。

步骤b)中，某一相被判为断线相的条件为同时满足如下四个条件：

①该相电流变化量启动判据满足，所述电流变化量启动判据如下：

ΔI_φ＞1.25ΔI_T+ΔI_ZD

其中，ΔI_φ为该相电流变化量的幅值，φ＝A、B、C；ΔI_T为浮动门槛；ΔI_ZD为启动定值。

②该相无流判据满足，所述无流判据如下：

I_φ＜I_set

其中，I_φ为该相电流幅值；I_set为无流门槛值。

③该相开关位置在合位；

④线路对侧相同相也满足上述①～③的条件。

上述4个条件可以保证可靠准确地选出断线相别：条件①可以防止线路低负载时因满足条件②、条件③而误判断线；条件③的目的是防止开关偷跳而误判断线；条件④可以防止因一侧CT断线而误判断线。

步骤c)中，A、B、C三相独立求解线路的电阻电感参数，计算公式如下：

其中，R_φc、L_φc分别为相别φ的线路电阻、电感的计算值；N为采样点数，一般取6；T_s为采样周期；

为线路m侧的第k点电压波形采样值，

为线路n侧的第k点电压波形采样值；为线路m侧的第k点电流波形采样值，

为线路n侧的第k点电流波形采样值；

为线路m侧第k-1点电流波形采样值，

为线路n侧第k-1点电流波形采样值；Δi_φ,k＝i_φ,k-i_φ,k-1。

步骤d)中，A、B、C三相分别计算线路电阻电感参数的差值，计算公式如下：

ΔR_φ＝|R_φc-R|

ΔL_φ＝|L_φc-L|

其中，ΔR_φ、ΔL_φ分别为相别φ的电阻电感参数计算差值；R、L分别为预先设定的实测线路电阻电感参数。

步骤e)中，当相别φ满足ΔZ_set为门槛值，且相别φ为步骤b)中的断线相别时，判为线路区内相别φ发生断线故障；当相别φ满足

且相别φ为步骤b)中的断线相别时，判为线路区外相别φ发生断线故障。

步骤f)中，当线路区内发生断线故障时，断线保护发出三相跳闸信号跳开线路开关，同时闭锁重合闸；当线路区外发生断线故障时，断线保护发出区外断线告警信号。

本发明线路电阻电感参数的识别基于线路微分方程，充分利用了断线故障时的暂态过程，有助于提高线路低负载下的断线故障识别灵敏性，同时利用电压、电流全波形采样值进行计算，相比相量算法，断线故障识别速度更快。

本发明不受上述实施例子的限制，上述实施例中的描述只用于帮忙理解本发明的核心思想，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，都应该属于本发明的保护范围。