專利名稱：用于識別電力線上的故障性質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開的方法涉及識別電力線上故障性質(zhì)的技術(shù)。尤其涉及適用于多條電路電力線的識別技術(shù)。
背景技術(shù)：
多電路電力線是指在一塔線上承載至少兩個電路的電力線。在兩個電路的情況下，故障類型的數(shù)量高達120種，并且其特性互不相同的。在4個或更多電路的情況下， 故障類型的數(shù)量甚至?xí)?。到目前為止，尚沒有非常有效的方法或判據(jù)來區(qū)分雙回線 (double-circuit lines)或多電路回線(multiple circuit lines)的故障特點。用于單條電線的傳統(tǒng)端電壓幅值判據(jù)很容易受到電磁耦合電壓的影響。而且，用于單條電線的該傳統(tǒng)的端電壓幅值判據(jù)可能對于具有過渡電阻的永久故障得出錯誤的判斷結(jié)論。多條電路電線的顯著特征是指在不同回線、各種故障類型以及跳開故障相的復(fù)雜變化的恢復(fù)電壓之間的電感和電容的復(fù)雜耦合效應(yīng)。因此，區(qū)別發(fā)生在多條電力線上的瞬時故障和永久故障是困難的，并且至今沒有給出實用的方法。當(dāng)前，用于單條線路的自適應(yīng)重合閘(reclosure)的主要判據(jù)或方法已經(jīng)被提出來，并且被用于實際的某一電壓級別判據(jù)和電壓補償判據(jù)中。傳統(tǒng)的單相自適應(yīng)重合閘判據(jù)將跳開相電壓設(shè)置為整定值，并將電磁耦合電壓設(shè)置為閾值以區(qū)別故障特性。在某些情況下，該方法會帶來如非常大的誤差、低的靈敏度和狹窄的適用范圍的限制。因此，考慮到多條電路電力線上故障的復(fù)雜特性，用在單條線路上的判據(jù)并不適合識別多條電路電線上的故障特性(性質(zhì))?；趪译娋W(wǎng)公司發(fā)布的用于雙回線的、關(guān)于并行電力線的保護性繼電器和重合閘的技術(shù)指導(dǎo)，本發(fā)明提出了判據(jù)和重合閘方案。上述技術(shù)指導(dǎo)披露的整個內(nèi)容以參考的方式被引入，作為本發(fā)明描述的一部分。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目標是有效并準確地識別多回線和單回線中的故障性質(zhì)。在多條電路電線中，多數(shù)故障是單回線內(nèi)故障和雙回線間故障。在三個以上的電線上發(fā)生故障的可能性非常低。在本發(fā)明中，用于識別雙回線或單回線上的故障性質(zhì)的故障識別方法被提出。該被提出的故障性質(zhì)識別方法能夠近似地適用于多條電力線系統(tǒng)中的任何單回線或者兩回線。本發(fā)明提供的判據(jù)使用兩端點的電氣量和故障位置，來計算故障點電壓。該判據(jù)使用故障點電壓來判斷故障的特性。該方法克服了傳統(tǒng)電壓幅值判據(jù)容易受到電磁耦合電壓影響的局限性。對于雙回線或單回線上的所有故障類型，該判據(jù)能夠適應(yīng)性地提供不同的重合閘方案。對于接地故障的判斷，當(dāng)具有最大過渡電阻的永久故障發(fā)生時，該判據(jù)的整定值使用基于故障點電壓的浮動閾值。其確保了對于具有過渡電阻的永久故障判斷的準確性。該判據(jù)考慮了對地二次電弧和相間二次電弧的不同熄滅時間。
該判據(jù)用于區(qū)分瞬時故障和永久故障，以及在短時間內(nèi)重合跳閘的斷路器以加強電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。該判據(jù)提供用于不同故障類型的、具有更高的準確性和更快速度的適應(yīng)性設(shè)置。該判據(jù)確保具有過渡電阻的永久故障的判斷的準確性。本發(fā)明提供的判據(jù)與傳統(tǒng)判據(jù)之間的差別主要在于本發(fā)明提供的判據(jù)使用故障點電壓判斷故障特性，而傳統(tǒng)判據(jù)使用端電壓；本發(fā)明提供的判據(jù)能夠準確地區(qū)分雙回線上的瞬時故障和永久故障；對于所有的故障類型，本發(fā)明提供的判據(jù)給出了自適應(yīng)重合閘方案，而傳統(tǒng)判據(jù)僅僅考慮單相故障；本發(fā)明提供的判據(jù)考慮了過渡電阻的影響，而傳統(tǒng)判據(jù)并未考慮其影響；以及本發(fā)明提供的判據(jù)考慮了對地二次電弧和相間二次電弧的不同熄滅時間。本發(fā)明的優(yōu)勢在于充分考慮了雙回線復(fù)雜的故障類型，并且進行了理論分析與實際驗證以表明該判據(jù)的準確性和可靠性；所提供的判據(jù)克服了在單回線中所使用的電壓幅值判據(jù)的問題；所提供的判據(jù)克服了傳統(tǒng)端電壓幅值判據(jù)容易受到電磁耦合電壓影響的局限性；所提出的判據(jù)確保了對具有過渡電阻的永久故障的判斷的正確性；所提出的判據(jù)考慮對地二次電弧和相間二次電弧的不同熄滅時間；分析了故障位置誤差和電線參數(shù)誤差對該判據(jù)的影響，并且提出了通過增加可靠系數(shù)提高該判據(jù)準確性的方法；在本發(fā)明中考慮了順序地重合閘，以及在最短時間內(nèi)能夠最大程度恢復(fù)的電線傳輸容量。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于識別發(fā)生在電力線上故障性質(zhì)的方法； 其特征在于，該方法包括基于電力線的端電壓和故障位置，計算故障點上的故障點電壓； 采用對應(yīng)于最大過渡電阻的故障點電壓作為整定值；將故障點上的故障點電壓與該整定值進行比較；以及基于該比較結(jié)果，識別故障性質(zhì)是永久故障或是瞬時故障。優(yōu)選的，該方法進一步包括該電力線是多條電力線，計算該多條電力線不同故障相位的電壓差；將所計算的電壓差與基于故障類型的閾值進行比較；以及基于該比較結(jié)果，識別故障性質(zhì)是相間永久性或是相間瞬時性。優(yōu)選的，該方法進一步包括在貫穿多條電力線的同名相故障的情況下，不同的故障相中的一個是跳開相，另一是重合相。優(yōu)選的，該方法進一步包括在貫穿多條電力線的異名相故障的情況下，兩不同故障相都是跳開相。優(yōu)選的，該方法進一步包括在故障點電壓小于該整定值時，識別故障性質(zhì)是永久性；以及在故障點電壓高于該整定值時，識別該故障性質(zhì)是瞬時性。優(yōu)選的，該方法進一步包括基于故障相和健全相的電壓和電流，以及同類電力線方程的系數(shù)矩陣來計算該整定值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于識別發(fā)生在電力線上的故障性質(zhì)的方法，其特征在于，基于端電壓，計算故障點的故障點電壓；基于電容性耦合電壓，采用取決于故障類型的整定值；將故障點的故障點電壓與該整定值進行比較；以及基于該比較的結(jié)果，識別該故障性質(zhì)是永久故障或者是瞬時故障。優(yōu)選的，該方法進一步包括該電力線是多條電力線；在故障點電壓低于該整定值時，識別故障性質(zhì)是永久性；以及在故障點電壓高于該整定值時，識別故障性質(zhì)是瞬時性。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種用于識別發(fā)生在電力線上的故障性質(zhì)的計算機程序，其特征在于，該計算機程序可加載入數(shù)字處理器的內(nèi)部存儲器中，并且包含計算機程序代碼；當(dāng)所述程序被加載入所述內(nèi)部存儲器時，該計算機程序代碼用以使計算機執(zhí)行權(quán)前述提及的方法。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種用于識別發(fā)生在電力線上的故障性質(zhì)的故障性質(zhì)識別控制器，其特征在于，計算單元，用于基于多條電力線的端電壓和故障位置計算故障點的故障點電壓；整定值設(shè)置單元，用于采用對應(yīng)于最大過渡電阻計算的故障點電壓作為整定值；比較單元，用于將故障點的故障點電壓與該整定值進行比較；以及識別單元， 用于根據(jù)比較結(jié)果識別該故障性質(zhì)是永久性或是瞬時性。優(yōu)選的，該控制器進一步包括該計算單元進一步計算不同故障相的電壓差；該比較單元進一步將所計算的電壓差與取決于故障類型的閾值進行比較；以及該識別單元進一步基于該比較結(jié)果識別故障性質(zhì)為相間永久性或者相間瞬時相間性。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種用于識別發(fā)生在電力線上的故障性質(zhì)的故障性質(zhì)識別控制器，其特征在于，計算單元，用于基于端電壓計算故障點的故障點電壓；整定值設(shè)置單元，基于電容性耦合電壓采用取決于故障類型的整定值；比較單元，用于將故障點的故障點電壓與該整定值進行比較；以及識別單元，用于根據(jù)比較結(jié)果識別該故障性質(zhì)是永久性或是瞬時性。


參照附圖1-11，本發(fā)明進一步的具體實施方式
、優(yōu)點和應(yīng)用在權(quán)利要求書以及如下說明書中加以披露；其中圖1示出了具有過渡電阻模塊的多相對地故障的框圖；圖2示出了當(dāng)發(fā)生具有過渡電阻的接地故障時，故障點處電力線的戴維南等效電路的框圖；圖3示出了電磁耦合效應(yīng)的分析電路的框圖；圖4示出了典型的雙回線系統(tǒng)的框圖；圖5示出了用于IAG故障的自適應(yīng)識別判據(jù)和重合閘方案的框圖；圖6示出了用于IABG故障的自適應(yīng)識別判據(jù)和重合閘方案的框圖；圖7示出了用于IAIIAG故障的自適應(yīng)識別判據(jù)和重合閘方案的框圖；圖8示出了用于IAIIBG故障的自適應(yīng)識別判據(jù)和重合閘方案的框圖；圖9示出了用于IABIIAG故障的自適應(yīng)識別判據(jù)和重合閘方案的框圖；圖10示出了用于IABIICG故障的自適應(yīng)識別判據(jù)和重合閘方案的框圖；以及圖11示出了用于IABIIBCG故障的自適應(yīng)識別判據(jù)和重合閘方案的框圖。
具體實施例方式為了維持系統(tǒng)穩(wěn)定性以及輸電或配電容量，同桿并行雙回線的跳閘方案應(yīng)該具有使得健全相的數(shù)量被盡可能多地保留下來的能力，尤其是準三相(quasi-full-phase)操作的能力。傳統(tǒng)方法中，在單相故障的情況下故障相被跳開，在多相故障的情況下所有三相都被跳開。而本發(fā)明中，僅故障相被跳開。也就是說，如果保留在兩條電線上的異名相的數(shù)量至少是兩個，僅僅跳開所有的故障相。如果僅剩下一個健全相或者兩個同名的健全相，雙回線的所有相被跳開。按相跳閘操作能夠保留更多的健全相以繼續(xù)運行，這使得附著在發(fā) 電機和系統(tǒng)間的等效綜合阻抗(transformation impedance)更小，并且降低了在重合閘過 不芏中瞬態(tài)g泛童7中擊(unused transient energy;。本發(fā)明提供的判據(jù)是基于同類電カ線模型，相對于僅僅使用端電壓的傳統(tǒng)方法， 其使用端電壓和故障位置來計算故障點電壓。當(dāng)接地故障發(fā)生吋，首先將故障點開相電 壓的總和與一個系數(shù)的乘積值與整定值進行比較，以識別二次電弧是否在接地分支上熄滅 了 ；然后識別二次電弧是否在相間分支(inter-phase branches)上熄滅了。其中，二次電 弧是由觸點回跳(contact bounce)造成的燃弧(即線路兩端短路器跳開后相間和線間的 耦合造成的燃弧)。當(dāng)觸點閉合吋，一次電弧就熄滅了。然后當(dāng)觸點回跳再次打開時，產(chǎn)生 二次電弧。對于相間分支上的故障，本發(fā)明提供了兩種方法去識別該二次電弧是否在跨線相 間分支上熄滅了 ；然后根據(jù)重合閘方案中的不同故障類型重合斷開的斷路器。用于識別故 障性質(zhì)的流程包括以下三個主要部分>實時計算整定值；>計算故障點電壓；以及>基于所計算的故障點電壓與整定值的比較，識別故障性質(zhì)。隨后對每個部分的具體流程作進ー步的解釋。計算故障點電壓無論發(fā)生永久故障還是瞬態(tài)故障，都能夠通過如下方法計算故障點電壓。首先，通過相-模變換法，端電壓相量和電流相量被轉(zhuǎn)換為模量。為方便計算，本 發(fā)明采用Karranbauer變換。變換矩陣如下所示
權(quán)利要求
1.一種用于識別發(fā)生在電力線上故障性質(zhì)的方法，其特征在于，該方法包括 基于電力線的端電壓和故障位置，計算故障點的故障點電壓；采用對應(yīng)于最大過渡電阻的故障點電壓作為整定值； 將故障點上的故障點電壓與該整定值進行比較；以及基于該比較結(jié)果，識別故障性質(zhì)是永久故障或是瞬時故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 該電力線是多條電力線，該方法進一步包括 計算該多條電力線不同故障相的電壓差；將所計算的電壓差與取決于故障類型的閾值進行比較；以及基于該比較結(jié)果，識別故障性質(zhì)是相間永久性或是相間瞬時性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在貫穿多條電力線的同名相故障的情況下，不同故障相中的一個是跳開相，另一是重合相。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在貫穿多條電力線的異名相故障的情況下，兩不同故障相都是跳開相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在故障點電壓小于該整定值時，識別故障性質(zhì)是永久性；以及在故障點電壓高于該整定值時，識別該故障性質(zhì)是瞬時性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的方法，其特征在于，基于故障相和健全相的電壓和電流，以及同類電力線方程的系數(shù)矩陣來計算該整定
7.一種用于識別發(fā)生在電力線上的故障性質(zhì)的方法，其特征在于， 基于端電壓，計算故障點的故障點電壓；基于電容性耦合電壓，采用取決于故障類型的整定值；將故障點的故障點電壓與該整定值進行比較；以及基于該比較的結(jié)果，識別該故障性質(zhì)是永久故障或者是瞬時故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 該電力線是多條電力線；在故障點電壓低于該整定值時，識別故障性質(zhì)是永久性；以及在故障點電壓高于該整定值時，識別故障性質(zhì)是瞬時性。
9.一種用于識別發(fā)生在電力線上的故障性質(zhì)的計算機程序，其特征在于，該計算機程序可加載入數(shù)字處理器的內(nèi)部存儲器中，并且包含計算機程序代碼；當(dāng)所述程序被加載入所述內(nèi)部存儲器時，該計算機程序代碼用以使計算機執(zhí)行權(quán)如利要求1或7所述的方法。
10.一種用于識別發(fā)生在電力線上的故障性質(zhì)的故障性質(zhì)識別控制器，其特征在于， 計算單元，用于基于多條電力線的端電壓和故障位置計算故障點的故障點電壓； 整定值設(shè)置單元，用于采用對應(yīng)于最大過渡電阻計算的故障點電壓作為整定值； 比較單元，用于將故障點的故障點電壓與該整定值進行比較；以及識別單元，用于根據(jù)比較結(jié)果識別該故障性質(zhì)是永久性或是瞬時性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制器，其特征在于，該計算單元進一步計算不同故障相的電壓差；該比較單元進一步將所計算的電壓差與取決于故障類型的閾值進行比較；以及該識別單元進一步基于該比較結(jié)果識別故障性質(zhì)為相間永久性或者相間瞬時性。
12. 一種用于識別發(fā)生在電力線上的故障性質(zhì)的故障性質(zhì)識別控制器，其特征在于， 計算單元，用于基于端電壓計算故障點的故障點電壓； 整定值設(shè)置單元，基于電容性耦合電壓采用取決于故障類型的整定值； 比較單元，用于將故障點的故障點電壓與該整定值進行比較；以及識別單元，用于根據(jù)比較結(jié)果識別該故障性質(zhì)是永久性或是瞬時性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于識別發(fā)生在電力線(power line)上故障性質(zhì)的方法。該方法包括基于電力線的端電壓(terminal voltage)和故障位置，計算故障點的故障點電壓；采用對應(yīng)于最大過渡電阻(transition resistance)的故障點電壓作為整定值(setting value)；將故障點的故障點電壓與該整定值進行比較；以及基于該比較結(jié)果來識別故障性質(zhì)是永久故障或是瞬時故障。
文檔編號G01R31/08GK102388315SQ200980159977
公開日2012年3月21日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者李博通, 李永麗, 蘇斌, 陳莉 申請人:Abb研究有限公司