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针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法

阅读：629发布：2020-05-13

专利汇可以提供针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法，包括：第一步，通过采集装置采集实际线路参数，仿真不同线路模型下发生故障后，故障分量网络的始端阻抗角随频率的变化确定不同模型的频率特性，在始端等效阻抗角相位差小于90°的范围内确定为模型适用的频带；第二步，确定保护装置的采样频率和所采用互感器能准确测量的频带范围；第三步，选择采用的保护原理，若能够准确获得信号频带包含于所采用原理对应的模型适用频带范围内时，选择其中更为精确的模型类型；若能够准确获得信号频带超出了所采用原理对应的模型适用频带范围时，依据模型频带范围提前对信号进行滤波处理以使二者匹配。本发明能够进一步提高继电保护的性能。，下面是针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，通过采集装置采集实际线路参数，依据实际参数建立相应的仿真模型，仿真不同线路模型下发生故障后，故障分量网络的始端阻抗角随频率的变化确定不同模型的频率特性，在始端等效阻抗角相位差小于90°的范围内确定为线路模型适用的频带；
第二步，确定保护装置的采样频率和所采用互感器能准确测量的频带范围；
第三步，选择采用的保护原理，若所采用互感器能够准确获得信号频带包含于所采用原理对应的线路模型适用频带范围内时，选择其中最精确的线路模型类型；若所采用互感器能够准确获得信号频带超出了所采用原理对应的线路模型适用频带范围时，依据线路模型频带范围提前对互感器所获得的信号进行滤波处理。
2.根据权利要求1所述的针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法，其特征在于，第三步中，在线路模型和互感器类型都确定的情况下，分析后取二者适用频带的交集构造滤波器，使二者适用频带相匹配。
3.根据权利要求1所述的针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法，其特征在于，第一步中所述不同线路模型为R-L模型、T模型、π模型或Γ模型。

说明书全文

针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力系统继电保护技术领域，特别涉及一种针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法。

背景技术

[0002] 随着电力系统的发展，电力系统中出现了很多新的典型负荷，电力系统信号的频率更加丰富，在故障后更会大量非工频信号，电力器件在频带更宽的信号下的性能需要大力关注。现代电力器件多是针对工频设计，非工频的信号下，性能将直接受到影响。

[0003] 在非工频条件下，超出一定频率范围的信号将在互感器的传变下产生误差，影响后续的其他计算，需要对互感器的频率特性进行分析，以保证二次侧获得信息的准确性。实际物理模型往往比数学模型复杂得多，或者说数学模型是在一定假设条件下对物理模型的简化。例如在研究短距离线路或稳态分析时输电线路通常采用简化的R-L集中参数模型，在研究高压长距离输电线路暂态过程时，通常采用均匀传输线模型，而在考虑集肤效应及频率响应时，往往采用频变参数模型。

[0004] 参数识别方法从时域角度出发，根据不同的模型列写方程，构造了一系列时域单端量故障测距算法，可以充分利用了故障暂态信息，且不受过渡电阻和对侧参数未知对测距精度的影响，由此从原理上消除单端量测距误差，仿真验证说明该方法具有良好的测距精度。但在实际运用中，由于传感器误差导致通过二次侧电流计算得到的系统参数误差，该方法的适用范围受到了一定限制。对于模型的选择除了受线路长度和电压等级的约束外，也应该考虑传感器频带范围的影响。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法，以进一步提高继电保护的性能。

[0006] 为实现上述目标，本发明采用的技术方案如下：

[0007] 针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法，包括以下步骤：

[0008] 第一步，通过采集装置采集实际线路参数，仿真不同线路模型下发生故障后，故障分量网络的始端阻抗角随频率的变化确定不同模型的频率特性，在始端等效阻抗角相位差小于90°的范围内确定为模型适用的频带；

[0009] 第二步，确定保护装置的采样频率和所采用互感器能准确测量的频带范围；

[0010] 第三步，选择采用的保护原理，若能够准确获得信号频带包含于所采用原理对应的模型适用频带范围内时，选择其中更为精确的模型类型以提高算法精度；若能够准确获得信号频带超出了所采用原理对应的模型适用频带范围时，依据模型频带范围提前对互感器所获得的信号进行滤波处理。

[0011] 进一步的，第三步中，在线路模型和互感器类型都确定的情况下，分析后取二者适用频带的交集进行滤波处理，使二者适用频带相匹配，保证计算的准确性。

[0012] 进一步的，第一步中所述不同线路模型为R-L模型、T模型、π模型或Γ模型。

[0013] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明首先分析了各线路模型的适应频带，并进行了仿真验证；后分析了几种典型类型的电压互感器与电流互感器，通过搭建模型和分析各类型互感器的频率特性确定其可准确进行传变的频带范围；对照两方的频带范围，由互感器类型决定所选择的线路模型，保证实际运用中计算的准确性。附图说明

[0014] 图1为输电系统模型简图；

[0015] 图2为不同集中参数模型的适用频带(以300km线路为例)示意图；

[0016] 图3为电流互感器的幅频特性图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对模型匹配方案进行进一步说明：

[0018] 本发明的目的在于提供针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法，以进一步提高继电保护的性能。本发明首先分析了各线路模型的适应频带，并进行了仿真验证；后分析了几种典型类型的电压互感器与电流互感器，通过搭建模型和分析各类型互感器的频率特性确定其可准确进行传变的频带范围；对照两方的频带范围，由互感器类型决定所选择的线路模型，保证实际运用中计算的准确性。

[0019] 本发明首先本发明针对不同类型继电保护原理进行分析，总结如下：

[0020] a)为了描述实际的输电线路建立已存在几种不同简化程度的输电线路模型，基于不同的保护原理需要分析可以采用的模型类型；

[0021] b)基于稳态量的保护类型：采用由系统中电源产生的稳态量作为保护判据的保护原理需应用电路理论进行分析，故此只能采用集中参数类型的线路模型；

[0022] c)基于暂态量的保护类型：暂态量由线路中储能元件间的能量交换所产生，需要应用具有储能和耗能元件的模型类型进行分析；

[0023] d)基于行波理论的保护类型：利用行波量的保护方法主要依据行波的传输理论，这就要求所采用的线路模型必须是分布参数的模型类型。

[0024] 线路的数学模型是在一定假设条件下对实际物理模型的简化，主要需考虑元件模型的适用频带，依据采样定理和相应频带内数学模型和实际物理模型的差异要尽可能的小两点要求进行分析得出。

[0025] 保护装置的采样频率和互感器的频带范围共同限制下，由二次侧电气量所能准确获得一次侧电气量也存在一定的频率范围，在此范围的数据才能满足各类保护算法原理以进行进一步的分析计算。

[0026] 根据以上分析，为了使保护原理需要模型频带与二次侧可准确获得信息频带相匹配提出针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法，具体步骤为：

[0027] 第一步，通过采集装置采集实际线路参数，通过仿真不同线路模型下发生故障后，故障分量网络的始端阻抗角随频率的变化确定不同模型的频率特性，在始端等效阻抗角相位差小于90°的范围内确定为模型适用的频带；

[0028] 第二步，确定保护装置的采样频率和所采用互感器能准确测量的频带范围。

[0029] 第三步，选择采用的保护原理，若可准确获得信号频带包含于该原理对应的模型适用频带范围内时，选择其中更为精确的模型类型以提高算法精度；若可准确获得信号频带超出了该原理对应的模型适用频带范围时，依据模型频带范围提前对信号进行滤波处理。在确定线路模型和互感器类型都确定的情况下，分析后取二者适用频带的交集进行滤波处理，使二者适用频带相匹配，保证计算的准确性。

[0030] 仿真验证：

[0031] 以应用参数识别原理的距离保护为例对本匹配方法进行说明。

[0032] 使用图1所示系统进行电磁暂态仿真计算，线路长度300km。首先对三种集中参数模型的适用频带进行分析，仿真结果如图2所示，当频率所对应的值为1时，表示该频率在适用频带中(即在该频率下数学模型与实际线路吻合)，当频率所对应的值为0时(即在该频率下数学模型与实际线路不吻合)，表示该频率不在适用频带中。因此，模型的适用频带范围即为图中幅值1所对应的频率范围。之后对于电流互感器模型的频域特性进行仿真，电流互感器的幅频特性曲线如图3所示。

[0033] 由二者频带比较后，选择R-L模型构造距离保护算法，将模型适用频带与电流传感器可线性传变频带范围进行比较，发现在50Hz至200Hz频带范围内两者准确性都能得到保证，故需要提前对数据进行滤波处理之后再对故障距离进行计算。方法1表示运算采用滤波后的数据，方法2为不进行滤波处理直接运算，仿真如表1所示，可以发现在进行滤波处理后得到故障距离的准确性有了一定提高。

[0034] 表1不同故障距离下测距结果比较

[0035]

[0036] 本发明应用不同继电保护原理需要采用相应的线路数学模型对实际物理模型进行简化，不同的线路长度下各类模型具有相应的适应频带；另一方面，继电保护运算所采用的数据并非一次侧准确数据而是经过传遍的二次数据，互感器并不能保证在全频带内的线性传变，超出一定频带范围后二次侧测量数据将与线路中实际值产生较大误差，影响后续计算。故提出一种针对继电保护的线路模型与互感器类型的匹配方法，针对以上两方面的频带范围进行分析后取其交集进行滤波处理，以提高运算的准确性。

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