输电线路电压电流负序暂态分量快速测量方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种输电线路电压电流负序暂态分量快速测 量方法。

背景技术

随着超高压电网建设的完善和特高压交流输电线路的大规模建设，对电网安全日益重视，要求继电 保护装置具有更高的动作速度，在电网输电线路发生故障后能迅速将故障隔离，确保故障不扩散。然而 现有继电保护装置提取电压、电流负序分量时，需要涉及复杂的复数运算，运算量大，继电保护装置提 取电压、电流负序分量的运算时间占据了继电保护装置动作时间的很大一部分，严重制约着继电保护装 置动作速度的提高，给电网带来了安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种输电线路电压电流负序暂态分量快速测量方 法。本发明方法不涉及复杂的复数运算，算法原理简单，运算量少，计算速度快，可极大提高继电保护动 作速度。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

输电线路电压电流负序暂态分量快速测量方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

(1)保护装置实时采集输电线路保护安装处各t采样时刻的A、B、C三相电压瞬时值u_A(t)、u_B(t)、 u_C(t)和各t采样时刻的A、B、C三相电流瞬时值i_A(t)、i_B(t)、i_C(t)；

(2)保护装置将t采样时刻的A、B、C三相电压瞬时值u_A(t)、u_B(t)、u_C(t)和t采样时刻的A、B、 C三相电流瞬时值i_A(t)、i_B(t)、i_C(t)转换到αβ0坐标轴下t采样时刻的电压瞬时值u_α(t)、u_β(t)、 u₀(t)和t采样时刻的电流瞬时值i_α(t)、i_β(t)、i₀(t)：

$\left(\begin{array}{c}{u}_{\alpha }\left(t\right)\\ u_{\beta }\left(t\right)\\ u_0\left(t\right)\end{array}\right)=\frac{2}{3}\left(\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_A\left(t\right)\\ u_B\left(t\right)\\ u_C\left(t\right)\end{array}\right)$

$\left(\begin{array}{c}{i}_{\alpha }\left(t\right)\\ i_{\beta }\left(t\right)\\ i_0\left(t\right)\end{array}\right)=\frac{2}{3}\left(\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_A\left(t\right)\\ i_B\left(t\right)\\ i_C\left(t\right)\end{array}\right)$

(3)保护装置计算αβ0坐标轴下t采样时刻的负序电压和t采样时刻的负 序电流

$i_{\alpha }^{-}-\left(t\right)=0.5i_{\alpha }\left(t\right)+0.5i_{\beta }\left(t-\frac{T}{4}\right)$

$i_{\beta }^{-}\left(t\right)=-0.5i_{\alpha }\left(t-\frac{T}{4}\right)+0.5i_{\beta }\left(t\right)$

$u_{\alpha }^{-}\left(t\right)=0.5u_{\alpha }\left(t\right)+0.5u_{\beta }\left(t-\frac{T}{4}\right)$

$u_{\beta }^{-}\left(t\right)=-0.5u_{\alpha }\left(t-\frac{T}{4}\right)+0.5u_{\beta }\left(t\right)$

$u_0^{-}-\left(t\right)=u_0\left(t\right)$

$i_0^{-}\left(t\right)=i_0\left(t\right)$

其中，分别为αβ0坐标轴下β轴方向采样时刻的电压瞬时值、电 流瞬时值；u_β(t)、i_β(t)分别为αβ0坐标轴下β轴方向t采样时刻的电压瞬时值、电流瞬时值； 分别为αβ0坐标轴下α轴方向采样时刻的电压瞬时值、电流瞬时值； u_α(t)、i_α(t)分别为αβ0坐标轴下α轴方向t采样时刻的电压瞬时值、电流瞬时值；T为基波周期时 间；u₀(t)、i₀(t)分别为αβ0坐标轴下0轴方向t采样时刻的电压瞬时值、电流瞬时值；

(4)保护装置计算t采样时刻的A、B、C三相负序电压瞬时值和t采样时刻 的A、B、C三相负序电流瞬时值

$\left(\begin{array}{c}{u}_A^{-}\left(t\right)\\ u_B^{-}\left(t\right)\\ u_C^{-}\left(t\right)\end{array}\right)=1.5{\left(\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{u}_{\alpha }^{-}\left(t\right)\\ u_{\beta }^{-}\left(t\right)\\ u_0^{-}\left(t\right)\end{array}\right)$

$\left(\begin{array}{c}{i}_A^{-}\left(t\right)\\ i_B^{-}\left(t\right)\\ i_C^{-}\left(t\right)\end{array}\right)=1.5{\left(\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{i}_{\alpha }^{-}\left(t\right)\\ i_{\beta }^{-}\left(t\right)\\ i_0^{-}\left(t\right)\end{array}\right)$

本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

本发明方法将各采样时刻的三相电压电流瞬时值转换到αβ0坐标轴下各采样时刻的电压电流瞬时 值，计算αβ0坐标轴下各采样时刻的负序电压瞬时值、负序电流瞬时值，对αβ0坐标轴下各采样时刻的 负序电压瞬时值、负序电流瞬时值进行坐标轴反变换得到各采样时刻的三相负序电压瞬时值、三相负序电 流瞬时值。本发明方法不涉及复杂的复数运算，算法原理简单，运算量少，计算速度快，可极大提高继电 保护动作速度。

附图说明

图1为应用本发明的输电系统示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

图1为应用本发明的输电系统示意图。图1中CVT为电压互感器，CT为电流互感器。本实施例中，保护 装置实时采集输电线路保护安装处各t采样时刻的A、B、C三相电压瞬时值u_A(t)、u_B(t)、u_C(t)和各t 采样时刻的A、B、C三相电流瞬时值i_A(t)、i_B(t)、i_C(t)。

保护装置将t采样时刻的A、B、C三相电压瞬时值u_A(t)、u_B(t)、u_C(t)和t采样时刻的A、B、C 三相电流瞬时值i_A(t)、i_B(t)、i_C(t)转换到αβ0坐标轴下t采样时刻的电压瞬时值u_α(t)、u_β(t)、 u₀(t)和t采样时刻的电流瞬时值i_α(t)、i_β(t)、i₀(t)：

$\left(\begin{array}{c}{u}_{\alpha }\left(t\right)\\ u_{\beta }\left(t\right)\\ u_0\left(t\right)\end{array}\right)=\frac{2}{3}\left(\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{u}_A\left(t\right)\\ u_B\left(t\right)\\ u_C\left(t\right)\end{array}\right)$

$\left(\begin{array}{c}{i}_{\alpha }\left(t\right)\\ i_{\beta }\left(t\right)\\ i_0\left(t\right)\end{array}\right)=\frac{2}{3}\left(\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_A\left(t\right)\\ i_B\left(t\right)\\ i_C\left(t\right)\end{array}\right)$

保护装置计算αβ0坐标轴下t采样时刻的负序电压和t采样时刻的负序电 流

$i_{\alpha }^{-}\left(t\right)=0.5i_{\alpha }\left(t\right)+0.5i_{\beta }\left(t-\frac{T}{4}\right)$

$i_{\beta }^{-}\left(t\right)=-0.5i_{\alpha }(t-\frac{T}{4})+0.5i_{\beta }\left(t\right)$

$u_{\alpha }^{-}\left(t\right)=0.5u_{\alpha }\left(t\right)+0.5u_{\beta }\left(t-\frac{T}{4}\right)$

$u_{\beta }^{-}\left(t\right)=-0.5u_{\alpha }\left(t-\frac{T}{4}\right)+0.5u_{\beta }\left(t\right)$

$u_0^{-}-\left(t\right)=u_0\left(t\right)$

$i_0^{-}\left(t\right)=i_0\left(t\right)$

其中，分别为αβ0坐标轴下β轴方向采样时刻的电压瞬时值、电 流瞬时值；u_β(t)、i_β(t)分别为αβ0坐标轴下β轴方向t采样时刻的电压瞬时值、电流瞬时值； 分别为αβ0坐标轴下α轴方向采样时刻的电压瞬时值、电流瞬时值； u_α(t)、i_α(t)分别为αβ0坐标轴下α轴方向t采样时刻的电压瞬时值、电流瞬时值；T为基波周期时 间；u₀(t)、i₀(t)分别为αβ0坐标轴下0轴方向t采样时刻的电压瞬时值、电流瞬时值。

保护装置计算t采样时刻的A、B、C三相负序电压瞬时值和t采样时刻的A、 B、C三相负序电流瞬时值

$\left(\begin{array}{c}{u}_A^{-}\left(t\right)\\ u_B^{-}\left(t\right)\\ u_C^{-}\left(t\right)\end{array}\right)=1.5{\left(\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{u}_{\alpha }^{-}\left(t\right)\\ u_{\beta }^{-}\left(t\right)\\ u_0^{-}\left(t\right)\end{array}\right)$

$\left(\begin{array}{c}{i}_A^{-}\left(t\right)\\ i_B^{-}\left(t\right)\\ i_C^{-}\left(t\right)\end{array}\right)=1.5{\left(\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{i}_{\alpha }^{-}\left(t\right)\\ i_{\beta }^{-}\left(t\right)\\ i_0^{-}\left(t\right)\end{array}\right)$

保护装置将计算得到的各t采样时刻的A、B、C三相负序电压瞬时值和各t采样 时刻的A、B、C三相负序电流瞬时值用于继电保护运算。

本发明方法将各采样时刻的三相电压电流瞬时值转换到αβ0坐标轴下各采样时刻的电压电流瞬时 值，计算αβ0坐标轴下各采样时刻的负序电压瞬时值、负序电流瞬时值，对αβ0坐标轴下各采样时刻的 负序电压瞬时值、负序电流瞬时值进行坐标轴反变换得到各采样时刻的三相负序电压瞬时值、三相负序电 流瞬时值。本发明方法不涉及复杂的复数运算，算法原理简单，运算量少，计算速度快，可极大提高继电 保护动作速度。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的 技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。