基于分布参数模型的输电线路相间距离保护

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1、第32卷第5期电力自动化设备Vol．32No．52012年5月ElectricPowerAutomationEquipmentMay2012基于分布参数模型的输电线路相间距离保护马静112，林富洪，曾惠敏（1.华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，北京102206；2.福建省电力有限公司检修分公司，福建福州350013）摘要：采用分布参数建模，利用保护安装处的测量电压和测量电流计算等效故障点电压，根据保护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和保护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

2、之间这一故障特征构成判据，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新方法。该方法有良好的耐故障电阻和抗负荷电流影响的能力，具有良好动作灵敏度。该保护原理适用于距离保护I段，具有良好的保护范围。EMTDC仿真结果验证了该保护原理的正确性和有效性。关键词：输电；线路；分布参数；故障电阻；负荷电流；相间距离保护；电力系统保护；故障分析中图分类号：TM773+.3文献标识码：A文章编号：1006-6047（2012）05-0043-070引言1基于分布参数模型的相间距离保护原理传统距离继电器不考虑线路分布电容，在线路1.1基于

3、分布参数模型的相间故障理论推导发生金属性故障时，测量阻抗是故障距离与线路单线路相间故障的正、负序等值网如图1所示。位阻抗的线性乘积。传统距离继电器是根据测量阻ZmImiImfifInfiIninZ抗的大小来反映故障点的远近以决定是否发出跳闸mini信号［1-12］。然而，对于高压／超高压／特高压远距离输UmiUniIfiU电线路，沿线分布电容电流很大，对保护动作性能的fi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图1输电线路相间短路时的正、负序等值网正切函数关系，双曲正切函数特

4、性决定了阻抗继电Fig.1Positiveandnegativesequenceequivalentnetworksoftransmissionlineswithinter-phasefault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，由于分布电故障点与保护安装处各电气量之间关系如下：容和高阻的影响，传统距离保护将无法正确区分故!Umi=Ufich（γilmf）+ImfiZcish（γilmf）（1）障点是否位于保护范围内，所以无法保证选择性。同Imi=Imfich（γilmf）+Ufish（γi

5、lmf）／Zci时，高压／超高压／特高压远距离输电线路上往往输由式（1）可得：送较大的负荷，文献［16］指出线路上较重的负荷电1流将影响继电器的动作灵敏性。因此，在高压／超高Umi=Ufi+Zcith（γilmf）Imi（2）ch（γilmf）压／特高压远距离输电线路上，传统距离继电器动作其中，i=1，2；Umi、Imi为m端保护测量到的正、负序电特性受分布电容、负荷电流和故障电阻影响较大。压和电流；Ufi、Imfi为故障点f处的正、负序电压和本文采用分布参数建模，提出一种适用于高压／电流；lmf为故障点f到m端的距离；sh（·）、c

6、h（·）和超高压／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th（·）分别为双曲正弦函数、双曲余弦函数和双曲正偿电压相量一侧以及区内故障时等效故障点电压相切函数；γi、Zci分别为线路正、负序传播常数和正、负量在测量电压和补偿电压相量之间这一故障特征构序波阻抗。成判据，耐故障电阻和抗负荷电流影响的能力良好，以BC相间短路为例，由式（2）可得m处的B相有良好的动作灵敏性。该方法适用于距离保护I段，电压为：有良好的保护范围，因此具有良好的保护动作特性。UmB=UmB1+UmB2=收稿日期：2011-

7、06-07；修回日期：2012-03-201UfB1+Zc1th（γ1lmf）ImB1+1UfB2+基金项目：国家自然科学基金重点资助项目（50837002）；国家ch（γ1lmf）ch（γ1lmf）自然科学基金资助项目（50907021）1ProjectsupportedbytheMajorProjectofNationalNaturalZc1th（γ1lmf）ImB2=UfB+Zc1th（γ1lmf）ImB（3）ch（γ1lmf）ScienceFoundationofChina（50837002）andtheNationalNat

8、uralScienceFoundationofChina（50907021）同理，可得m处的C相电压为：电力自动化设备第32卷UmC=UmC1+UmC2=）0.4°11（／UfC1+Zc1th（γ1lmf）ImC1+Uf