极化电流行波方向继电器在串补线路中的应用

发布时间：2019-09-21 23:22

【摘要】：极化电流行波方向继电器利用电流初始行波的高频分量信息和电压行波的工频分量信息构成保护判据,突破了传统电容式电压互感器(CVT)不能有效传变高频电压信号的瓶颈,实现了行波极性比较式方向保护,并成功投入在超、特高压输电线路运行。但在含有串联补偿电容的输电线路中,串补电容的存在将对行波的传播特性产生一定影响。对极化电流行波方向继电器在串补线路应用中所存在的问题进行了分析,通过研究CVT的频率特性,对其算法进行了改进。仿真结果表明,该改进算法在串补线路中具有正确的动作特性,且在各种不同故障下都有良好的动作性能。
【图文】：

等效电路图,串补电容,输电线路

ＭＵγ＜０（４）式中：ｕα，ｕβ，ｕγ为电压模量；ｕａ，ｕｂ，ｕｃ为三相电压；ＭＩｉ为电流模极大值；ＭＵｉ为电压模极大值。２串补线路的频率特性分析在高压输电线路上，串联补偿电容一般安装在线路的一侧、两侧或者中部。无论串补电容的安装位置如何，对于线路两端的保护来说，故障行波的传输都可以分为经过电容和不经过电容这两种情况。考虑串补电容安装在线路的一侧，并考虑高压线路两端装有补偿电容电流的并联电抗器。含有串补电容的输电线路如图１所示，串补电容安装在线路ＭＮ的Ｍ端母线侧。图１含串补电容的输电线路Ｆｉｇ．１Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｃａｐａｃｉｔｏｒｓｏｆｓｅｒｉｅｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ图１中，当线路ＭＮ上Ｆ１处发生故障时，故障点将产生故障行波并向两端母线传输。对于Ｎ端保护，故障行波传播并不经过串补电容，，只需要考虑并联电抗器的影响。文献［１２］分析了极化电流行波方向继电器在含有并联电抗器的输电线路上的特性，分析表明该原理受并联电抗影响较小，能够应用于含并联电抗器的输电线路上。对于Ｍ端保护，根据彼得逊法则，其行波计算等效电路图如图２所示。图２串补线路行波计算等效电路Ｆｉｇ．２Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｗａｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｅｒｉｅｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｌｉｎｅｓ考虑ＣＶＴ安装在母线侧和线路侧两种情况，计算可得母线侧、线路侧测量的电压、电流如下：ＵＭ（ｓ）＝２ｓ２ＬＣ１Ｚ２ｓ２Ｍ２＋ｓＭ１＋Ｍ０Ｕ

等效电路图,串补线路,行波,等效电路

ｇ．１Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｃａｐａｃｉｔｏｒｓｏｆｓｅｒｉｅｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ图１中，当线路ＭＮ上Ｆ１处发生故障时，故障点将产生故障行波并向两端母线传输。对于Ｎ端保护，故障行波传播并不经过串补电容，只需要考虑并联电抗器的影响。文献［１２］分析了极化电流行波方向继电器在含有并联电抗器的输电线路上的特性，分析表明该原理受并联电抗影响较小，能够应用于含并联电抗器的输电线路上。对于Ｍ端保护，根据彼得逊法则，其行波计算等效电路图如图２所示。图２串补线路行波计算等效电路Ｆｉｇ．２Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｗａｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｅｒｉｅｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｌｉｎｅｓ考虑ＣＶＴ安装在母线侧和线路侧两种情况，计算可得母线侧、线路侧测量的电压、电流如下：ＵＭ（ｓ）＝２ｓ２ＬＣ１Ｚ２ｓ２Ｍ２＋ｓＭ１＋Ｍ０Ｕ（ｓ）＝ηｕＭ（ｓ）Ｕ（ｓ）（５）ＵＬ（ｓ）＝２ｓ２ＬＣ１Ｚ２＋２ｓＬ＋２Ｚ２ｓ２Ｍ２＋ｓＭ１＋Ｍ０Ｕ（ｓ）＝ηｕＬ（ｓ）Ｕ（ｓ）（６）ＩＭ（ｓ）＝－２ｓ２ＬＣ１Ｚ１－２ｓＣ１Ｚ１Ｚ２ｓ２Ｍ２＋ｓＭ１＋Ｍ０Ｉ（ｓ）＝ηｉ（ｓ）Ｉ（ｓ）（７）式中：Ｍ２＝ＬＣ１（Ｚ１＋Ｚ２）；Ｍ１＝Ｌ＋Ｃ１Ｚ１Ｚ２；Ｍ０＝Ｚ２；ＵＭ（ｓ），ＩＭ（ｓ）分别为母线侧的电压、电
【作者单位】：电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室清华大学;国网北京市电力公司;
【基金】：国家自然科学基金重点资助项目(50937003);国家自然科学基金重大国际(地区)合作研究项目(51120175001) 国家电网公司科技项目“智能配电网自愈控制技术研究与开发”~~
【分类号】：TM773

【参考文献】