基于故障初始角與過渡電阻的線路母線暫態(tài)保護方法研究.pdf

1、隨著我國超高壓電網(wǎng)的迅速發(fā)展，超高壓輸電線路和母線對繼電保護的動作速度和可靠性提出了更高要求。根據(jù)系統(tǒng)故障時產(chǎn)生的暫態(tài)量而構(gòu)造的暫態(tài)保護具有超高速性能，但是它的可靠性卻有待提高。論文就這一種新繼電保護技術(shù)開展了深入系統(tǒng)的研究。首先研究了故障暫態(tài)量的產(chǎn)生機理，從理論上分析影響故障暫態(tài)量產(chǎn)生的基本因素。論文的研究表明，暫態(tài)保護可靠性不高的一個根本原因是傳統(tǒng)方法沒有考慮故障初始角與過渡電阻的影響。為解決這一問題，本論文根據(jù)實際工程中輸電線路和

2、母線系統(tǒng)的特點，提出了幾種暫態(tài)保護方案，理論分析表明它們具有較好的優(yōu)越性。ATP/EMTP仿真驗證了這些原理的正確性。
　　論文的研究成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　(1)提出了兩種計算故障初始角的方法
　　從理論上分析研究了故障行波在三相輸電線路上的模分量傳播特性，推導(dǎo)出利用故障模分量計算故障初始角的方法。從理論上研究三相架空輸電線路的相位系數(shù)特性，提出了基于相位系數(shù)的故障初始角計算方法。
　　(2)建立了基

3、于故障初始角、過渡電阻的暫態(tài)量歸算模型
　　深入研究了故障暫態(tài)量與故障初始角、過渡電阻的關(guān)系，建立起故障暫態(tài)量按故障初始角、過渡電阻的歸算模型，消除了故障初始角、過渡電阻的影響。
　　(3)提出了基于故障初始角、過渡電阻歸算的暫態(tài)保護方法
　　○1A提出了基于故障初始角、過渡電阻歸算的線路單端暫態(tài)保護方法
　　根據(jù)母線兩回線路出口端暫態(tài)量的差，提出了新型的線路單端暫態(tài)保護。保護實現(xiàn)過程中，通過將故障特征量進行歸算

4、的方法消除了故障初始角、過渡電阻的影響。該方法可以保護連接于同一條母線的兩回線路，保護范圍是傳統(tǒng)保護的兩倍，如果按照傳統(tǒng)保護配置方法配置保護，可以實現(xiàn)保護雙重化。
　　○2提出了基于故障初始角與過渡電阻歸算的母線暫態(tài)保護方法
　　根據(jù)在母線的各條線路出口端觀測到的故障暫態(tài)量瞬時幅值，建立起故障暫態(tài)量瞬時幅值的歸算模型，提出了一種新型的母線暫態(tài)保護方法。本方法消除了故障初始角、過渡電阻的影響，顯著提高了保護可靠性。
　　

5、○3E提出了基于故障初始角與過渡電阻歸算的分布式母線暫態(tài)保護方法
　　根據(jù)在母線一條線路的出口端監(jiān)測到的故障暫態(tài)電流行波方向和故障暫態(tài)電流瞬時幅值，應(yīng)用將故障暫態(tài)電流瞬時幅值進行歸算的方法，提出了一種新型的分布式母線暫態(tài)保護方法。該方法消除了初始角、過渡電阻的影響，顯著提高了保護可靠性。
　　本方法能同時保護一條母線和一回線路，只需從一條回線路提取故障暫態(tài)信息，無需同其它保護單元交換信息，一個保護單元出現(xiàn)故障或退出運行，不影

6、響其它保護單元的正常運行，每個保護單元具有完全的獨立性，符合繼電保護裝置分散下放安裝到開關(guān)站的發(fā)展趨勢要求。相對于已有的分布式母線保護，本方法原理更加簡單，可靠性提高。
　　A○4EA提出了基于故障初始角與過渡電阻歸算的方向比較縱聯(lián)暫態(tài)保護方法
　　根據(jù)在線路兩端檢測到的母線內(nèi)側(cè)與外側(cè)的故障暫態(tài)量能量差，建立起故障暫態(tài)量能量差的歸算模型，提出了一種方向比較縱聯(lián)暫態(tài)保護新方法。本方法消除了初始角、過渡電阻的影響，顯著提高了保護

7、可靠性。
　　一套本原理的方向保護可以同時為兩條線路提供故障方向判斷，平均起來 n回出線最多僅需要n套本原理的保護裝置即可保護所有出線，相比傳統(tǒng)的方向縱聯(lián)保護必須在每回線路兩端都配置一套保護裝置，共配置兩套保護裝置而言，可以節(jié)省大量投資。
　　(4)提出了基于故障初始角、過渡電阻與機器學(xué)習(xí)的智能暫態(tài)保護方法
　　○1E提出了基于故障初始角、過渡電阻與SVM的線路單端智能暫態(tài)保護方法
　　根據(jù)在母線的兩條線路出口端

8、的暫態(tài)量的差，提出了一種新型的線路單端智能暫態(tài)保護。該保護算法將故障特征量、故障初始角、過渡電阻作為SVM輸入向量，通過機器學(xué)習(xí)的方法消除故障初始角、過渡電阻的影響，顯著提高暫態(tài)保護可靠性。該方法可以保護連接于同一條母線的兩回線路，保護范圍是傳統(tǒng)保護的兩倍，如果按照傳統(tǒng)保護配置方法配置保護，可以實現(xiàn)保護雙重化。
　　A○2EA提出了基于故障初始角、過渡電阻與SVM的分布式母線智能暫態(tài)保護方法
　　根據(jù)在母線一回線路的出口端監(jiān)

9、測到的故障方向和故障暫態(tài)電流瞬時幅值積分，將故障特征量、故障初始角、過渡電阻作為SVM輸入向量，采用機器學(xué)習(xí)的方法，提出了一種新型的分布式母線暫態(tài)保護方法。該方法消除了故障初始角、過渡電阻的影響，顯著提高了保護可靠性。
　　本方法能同時保護一條母線和一回線路，只需從一條回線路提取故障暫態(tài)信息，無需同其它保護單元交換信息，一個保護單元出現(xiàn)故障或退出運行，不影響其它保護單元的正常運行，每個保護單元具有完全的獨立性，符合繼電保護裝置分散

10、下放安裝到開關(guān)站的發(fā)展趨勢要求。相對于已有的分布式母線保護，本方法原理更加簡單，可靠性提高。
　　○3提出了基于故障初始角、過渡電阻與PNN的智能暫態(tài)保護方法
　　根據(jù)在母線的兩條線路出口端監(jiān)測到的故障暫態(tài)量瞬時幅值積分、這兩個瞬時幅值積分的差，應(yīng)用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（PNN）構(gòu)造了一種新型的智能暫態(tài)保護方法。隨故障狀態(tài)的改變，智能地調(diào)整保護動作值，消除了故障初始角、過渡電阻的影響，顯著提高了保護可靠性。本方法能同時保護一條母線和