李 鵬，劉玢巖，習(xí) 偉，尹項(xiàng)根，潘遠(yuǎn)林

基于模型參數(shù)辨識的串聯(lián)補(bǔ)償輸電線路縱聯(lián)保護(hù)原理

李 鵬1，劉玢巖2，習(xí) 偉1，尹項(xiàng)根2，潘遠(yuǎn)林2

(1.南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司，廣東 廣州 510663；2.強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華中科技大學(xué))，湖北 武漢 430074)

串聯(lián)電容補(bǔ)償設(shè)備的應(yīng)用降低了超高壓輸電線路中差動保護(hù)的靈敏度，為解決此問題提出了一種基于模型參數(shù)辨識的縱聯(lián)保護(hù)原理。以串補(bǔ)等值阻抗作為辨識參數(shù)，引入串補(bǔ)工頻阻抗等值模型并結(jié)合線路分布參數(shù)模型，采用線路兩側(cè)電壓和電流作為測量量構(gòu)建了串補(bǔ)等值阻抗辨識方程。辨識阻抗在區(qū)外故障時等于串補(bǔ)等值阻抗，在區(qū)內(nèi)故障時與串補(bǔ)等值阻抗有明顯差異，基于此構(gòu)成縱聯(lián)保護(hù)判據(jù)。理論分析與仿真結(jié)果表明，該保護(hù)原理整定簡單，可靠性高，受串補(bǔ)本體保護(hù)和系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響小，不受分布電容電流的影響。與傳統(tǒng)差動保護(hù)相比，其保護(hù)靈敏度顯著提高，可與差動保護(hù)配合構(gòu)成完善的縱聯(lián)保護(hù)方案。

串聯(lián)補(bǔ)償線路；模型參數(shù)辨識；分布參數(shù)；MOV；縱聯(lián)保護(hù)

0 引言

串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備(以下簡稱串補(bǔ))可以有效地補(bǔ)償線路電感，提升輸電線路容量，在超高壓輸電線路中廣泛應(yīng)用[1-3]。然而串補(bǔ)的接入影響了線路參數(shù)的均勻性，可能引起線路電壓反向、電流反向和次同步振蕩等現(xiàn)象[4-6]，有可能造成傳統(tǒng)保護(hù)的誤動或拒動[7-9]。串補(bǔ)接入對于線路差動保護(hù)靈敏度的不利影響已引起工程界的高度關(guān)注。串補(bǔ)度較小時，傳統(tǒng)差動保護(hù)仍有較好的適應(yīng)性，然而隨著系統(tǒng)容量增大，系統(tǒng)等值阻抗變小，使得串補(bǔ)容抗大于背側(cè)系統(tǒng)阻抗，當(dāng)發(fā)生高阻接地故障時MOV(metal oxide varistor)大電流保護(hù)不動作，此時可能會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的電流反向問題，降低了分相差動保護(hù)甚至零序差動保護(hù)的靈敏度?；趯?shí)際的串補(bǔ)輸電線路仿真測試，在串補(bǔ)出口故障帶22W過渡電阻時分相差動保護(hù)拒動，靈敏度嚴(yán)重降低。零序差動保護(hù)主要受串補(bǔ)度和系統(tǒng)阻抗的影響，當(dāng)串補(bǔ)度為45%，背側(cè)系統(tǒng)零序阻抗為13.75D89°W，在串補(bǔ)出口發(fā)生故障時零序差動保護(hù)處于拒動邊界，而在系統(tǒng)大運(yùn)行方式下則會發(fā)生拒動。如何提高串補(bǔ)線路保護(hù)靈敏度，更好地應(yīng)用串補(bǔ)設(shè)備，是目前亟須解決的問題。隨著保護(hù)裝置向芯片化的方向發(fā)展，其高性能優(yōu)勢可用于實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的保護(hù)算法來解決這一問題。

針對高阻故障時串補(bǔ)線路差動保護(hù)靈敏度不足的問題，大多數(shù)應(yīng)對方法是對差動保護(hù)的制動特性進(jìn)行改進(jìn)。文獻(xiàn)[10-11]指出分相電流差動保護(hù)會因串補(bǔ)線路高阻故障時電流反向而拒動，并分析了過渡電阻和串補(bǔ)度的影響，提出了一種三折線比率制動的差動保護(hù)。文獻(xiàn)[12]在電流差動判據(jù)中引入電流電壓相位差提升靈敏度。文獻(xiàn)[13]分析了串補(bǔ)線路兩端電流相位差和最小幅值比特性，提出了一種基于電流幅相平面的差動保護(hù)。文獻(xiàn)[14]指出在大串補(bǔ)度線路系統(tǒng)阻抗較小時零序差動保護(hù)也會拒動，因此計(jì)算可能出現(xiàn)的最小零序差動比率制動系數(shù)以修正零序差動判據(jù)。上述僅通過改進(jìn)差動保護(hù)制動特性的方法，并未有效克服電流反向的影響。

另一方面是關(guān)于行波保護(hù)原理的研究，文獻(xiàn)[15]分析了電流行波波頭不受串補(bǔ)影響，構(gòu)造行波差動判據(jù)。文獻(xiàn)[16]以串補(bǔ)兩側(cè)為參考點(diǎn)基于貝瑞龍有損線路模型補(bǔ)償電容電流，依靠串補(bǔ)兩側(cè)電流相等構(gòu)成判據(jù)，避免了串補(bǔ)的非線性；文獻(xiàn)[17]從正反向行波入手基于無損線路對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償。上述行波方法均需要很高的采樣率，且為了準(zhǔn)確反映電壓、電流行波需要對二次回路采取特別措施，行波檢測難度大，在實(shí)際工程中尚難以廣泛應(yīng)用[18]。

關(guān)于縱聯(lián)阻抗類保護(hù)的研究是另一類提升串補(bǔ)線路高阻故障時保護(hù)靈敏度的重要方法。文獻(xiàn)[19]基于雙端電壓電流故障分量構(gòu)成綜合阻抗保護(hù)判據(jù)，重點(diǎn)是應(yīng)對長線路分布電容的影響；文獻(xiàn)[20]提出一種基于線路縱聯(lián)阻抗的保護(hù)方法，區(qū)內(nèi)外故障縱聯(lián)阻抗計(jì)算值有顯著差異。由于上述方法均基于故障分量，只能在故障后短時內(nèi)有效，易受復(fù)雜故障工況影響而受到限制[21]。但從中可以看出引入線路兩端的電壓、電流構(gòu)造合理的阻抗判據(jù)可使串補(bǔ)線路區(qū)內(nèi)外故障差異特征更為顯著。串補(bǔ)裝置在線路發(fā)生故障后可能出現(xiàn)MOV導(dǎo)通或被旁路的情況，這種非線性變化和差異必須給予與準(zhǔn)確的考慮。

本文從辨識串補(bǔ)等值阻抗的角度出發(fā)構(gòu)造新的保護(hù)判據(jù)，綜合考慮了串補(bǔ)等值阻抗、線路等值阻抗和對地分布電容的影響，采用線路兩側(cè)電壓和電流作為測量量構(gòu)建串補(bǔ)等值阻抗辨識方程和動作判據(jù)，以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的串補(bǔ)線路高阻接地保護(hù)元件，可與差動保護(hù)配合構(gòu)成完善的縱聯(lián)保護(hù)方案。

1 模型參數(shù)辨識原理及其特性分析

為了構(gòu)建基于辨識串補(bǔ)等值阻抗的保護(hù)判據(jù)，首先需要建立串補(bǔ)工頻阻抗等值模型；其次結(jié)合串補(bǔ)線路分布參數(shù)模型，構(gòu)造串補(bǔ)等值阻抗辨識方程；在此基礎(chǔ)上對辨識阻抗區(qū)內(nèi)外故障特性進(jìn)行分析。

1.1 串補(bǔ)工頻阻抗等值模型

串補(bǔ)裝置通常采用MOV作為電容器的過電壓保護(hù)，串補(bǔ)裝置的工頻阻抗由電容器和具有非線性特性的MOV共同決定。文獻(xiàn)[22]提出了一種關(guān)于線路電流的電容和電阻串聯(lián)型等值模型，其計(jì)算公式為

1.2 串補(bǔ)等值阻抗模型參數(shù)辨識原理

進(jìn)一步，由M端電壓、電流可以計(jì)算得到N端的電壓為

圖1 串補(bǔ)輸電線路

同理，利用N端電壓、電流重復(fù)上述步驟可得到另一辨識方程為

1.3 辨識阻抗的區(qū)內(nèi)故障特性

為了便于分析辨識阻抗的區(qū)內(nèi)故障特性，建立串補(bǔ)線路區(qū)內(nèi)故障R-L集中參數(shù)模型如圖2所示；假設(shè)串補(bǔ)位于線路M端(功率送端)，線路上發(fā)生接地故障。將式(4)在集中參數(shù)模型下寫為

其中

式中：為故障點(diǎn)M側(cè)的等值阻抗；為故障點(diǎn)N側(cè)的等值阻抗；、分別為兩端系統(tǒng)電勢；為過渡電阻。由式(7)、式(8)可知，在系統(tǒng)運(yùn)行方式一定的情況下，附加阻抗僅與故障位置和過渡電阻有關(guān)。假設(shè)高阻故障下MOV大電流保護(hù)不動作，電容器全部串聯(lián)在線路中，串補(bǔ)容抗大于M側(cè)系統(tǒng)阻抗，即存在電流反向區(qū)域。

圖3 兩側(cè)附加阻抗隨故障點(diǎn)和過渡電阻的變化軌跡

同理，對N側(cè)辨識阻抗有

式中：

1.4 辨識阻抗的區(qū)外故障特性

對于區(qū)外故障，線路結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，且兩端沒有故障差流，近似滿足：

將式(14)代入式(6)、式(9)，得到兩側(cè)辨識阻抗分別為

2 基于模型參數(shù)辨識的縱聯(lián)保護(hù)判據(jù)

基于均勻傳輸線穩(wěn)態(tài)方程，將各序分量歸算至串補(bǔ)處和對端，再將序分量還原為相分量，代入式(4)、式(5)計(jì)算辨識阻抗。

首先根據(jù)故障電流暫態(tài)能量選擇故障相[25]，再根據(jù)式(18)計(jì)算故障相的辨識阻抗。

縱聯(lián)保護(hù)流程如圖4所示。

3 仿真驗(yàn)證

在PSCAD/EMTDC中搭建串補(bǔ)線路仿真模型，如圖5所示。

圖5 仿真系統(tǒng)模型

串補(bǔ)位于線路首端，串補(bǔ)度為45%。

3.1 保護(hù)原理驗(yàn)證

表1 A相單相接地時的Zp和Zgate

表2 AB相間短路時的Zp和Zgate

表3 AB相間接地時的Zp和Zgate

表4 三相短路時的Zp和Zgate

3.2 過渡電阻的影響

圖6 各類金屬性故障保護(hù)判據(jù)動作情況

表5 區(qū)內(nèi)典型故障場景選相結(jié)果

圖7 高阻故障保護(hù)判據(jù)動作情況

表6 單相接地故障帶不同過渡電阻時的Zp

3.3 系統(tǒng)電位差的影響

表7 不同系統(tǒng)電位差下單相接地故障時的Zp

3.4 保護(hù)性能對比

對于分相差動保護(hù)和零序差動保護(hù)最不利的故障點(diǎn)通常在串補(bǔ)出口處，且串補(bǔ)度越大，系統(tǒng)阻抗越小，電流反向特征越明顯，保護(hù)靈敏度越低[10,14]。為了驗(yàn)證本文所提保護(hù)的有效性，考慮較為極端的情況，在系統(tǒng)大方式下，將串補(bǔ)度提升至55%，系統(tǒng)電位差30°，在F2—F5設(shè)置單相接地故障，過渡電阻從50W增加到300W，考察本文所提保護(hù)和分相電流差動保護(hù)以及零序差動保護(hù)的動作情況。

三種保護(hù)動作情況如表8—表10所示。表8中本文所提縱聯(lián)保護(hù)均能可靠動作，在F3點(diǎn)帶300W過渡電阻接地故障(最不利情況)靈敏度最小為1.87。表9中分相差動保護(hù)在應(yīng)對高阻接地故障時靈敏度本就不高，受電流反向的影響靈敏度最低僅0.14，高阻情況下無法動作。對于表10中零序差動保護(hù)，大多數(shù)情況下能可靠動作，但在F3點(diǎn)故障時仍因電流反向?qū)е蚂`敏度僅有0.64發(fā)生拒動。對比可知，本文所提縱聯(lián)保護(hù)應(yīng)對高阻故障電流反向的性能要優(yōu)于傳統(tǒng)分相差動保護(hù)與零序差動保護(hù)。

表8 縱聯(lián)保護(hù)動作情況

表9 分相電流差動保護(hù)動作情況

表10 零序差動保護(hù)動作情況

4 結(jié)論

串補(bǔ)出口發(fā)生高阻接地故障時，受電流反向的影響，分相差動保護(hù)靈敏度不足，在大串補(bǔ)度線路中零序差動保護(hù)也會拒動。本文針對此問題提出了一種基于模型參數(shù)辨識的串補(bǔ)線路縱聯(lián)保護(hù)原理。通過理論分析和仿真結(jié)果可得以下結(jié)論：

1) 本文提出的串補(bǔ)線路高靈敏度縱聯(lián)保護(hù)原理以線路兩端為參考點(diǎn)，分別將線路兩端的電壓和電流歸算至對端構(gòu)造兩組辨識方程，以串補(bǔ)等值阻抗作為辨識參數(shù)，通過比較辨識阻抗與串補(bǔ)等值阻抗的相對大小構(gòu)造保護(hù)判據(jù)，可作為高靈敏度的接地保護(hù)元件與差動保護(hù)配合構(gòu)成完善的縱聯(lián)保護(hù)方案。

2) 在區(qū)內(nèi)故障時，辨識阻抗與串補(bǔ)等值阻抗差異顯著。保護(hù)受電流反向影響小，可在30 ms內(nèi)切除全線300W高阻接地故障，能適應(yīng)各種系統(tǒng)運(yùn)行方式，不受電容電流和串補(bǔ)本體保護(hù)的影響，與分相差動保護(hù)與零序差動保護(hù)相比靈敏度更高。

3) 在區(qū)外故障時，基于串補(bǔ)的工頻阻抗等值模型和線路分布參數(shù)模型，辨識阻抗能準(zhǔn)確反映實(shí)際的串補(bǔ)等值阻抗，保護(hù)能可靠不動作。

[1] 鄒蘊(yùn)韜, 譚親躍, 朱建行, 等. 超高壓線路串補(bǔ)電容的微機(jī)保護(hù)算法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(1): 45-49.

ZOU Yuntao, TAN Qinyue, ZHU Jianxing, et al. Microprocessor-based protection algorithm in UHV transmission lines with series compensated capacitor[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(1): 45-49.

[2] 商立群, 呼延海, 黃若軒, 等. 基于電磁時間反轉(zhuǎn)的串補(bǔ)線路故障測距[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報, 2020, 40(20): 6603-6609.

SHANG Liqun, HU Yanhai, HUANG Ruoxuan, et al. EMTR theory-based fault location for series compensated transmission line[J]. Proceedings of the CSEE, 2020, 40(20): 6603-6609.

[3] 索南加樂, 許文宣, 何世恩, 等. 基于雙端電氣量的串補(bǔ)輸電線路故障測距算法[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報, 2013, 33(19): 157-164.

SUONAN Jiale, XU Wenxuan, HE Shien, et al. A fault location algorithm for series compensated transmission lines based on two-end information[J]. Proceedings of the CSEE, 2013, 33(19): 157-164.

[4] 張艷霞, 宣文博, 田斌賓, 等. 基于Hilbert變換的串聯(lián)電容補(bǔ)償線路距離保護(hù)[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2014, 38(7): 77-82.

ZHANG Yanxia, XUAN Wenbo, TIAN Binbin, et al. Distance protection for series capacitor compensated lines basedon Hilbert transform[J]. Automation of Electric Power Systems, 2014, 38(7): 77-82.

[5] 郭勁東, 李云閣, 王敏, 等. 線路模型對仿真分析串補(bǔ)次同步振蕩現(xiàn)象的影響分析[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2021, 49(20): 174-179.

GUO Jindong, LI Yunge, WANG Min, et al. Influence analysis of line models on the simulation analysis of a series complement sub-synchronous oscillation phenomenon[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(20): 174-179.

[6] LIU Y, MELIOPOULOS A P S, FAN R, et al. Dynamic state estimation based protection on series compensated transmission lines[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2017, 32(5): 2199-2209.

[7] GHORBANI A, EBRAHIMI S Y, GHORBANI M. Active power based distance protection scheme in the presence of series compensators[J]. Protection and Control of Modern Power Systems, 2017, 2(1): 57-69.

[8] 黃宗超, 王帆, 劉一民, 等. 基于串補(bǔ)線性化模型的含串補(bǔ)線路距離保護(hù)整定方法[J]. 電力自動化設(shè)備, 2019, 39(11): 133-138.

HUANG Zongchao, WANG Fan, LIU Yimin, et al. Distance protection setting method of series-compensated line based on series compensation linearized model[J]. Electric Power Automation Equipment, 2019, 39(11): 133-138.

[9] 戚宣威, 葉雨田, 王松, 等. 基于異構(gòu)邊界的串補(bǔ)輸電線路單端量全線速動保護(hù)原理[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2019, 43(23): 226-233.

QI Xuanwei, YE Yutian, WANG Song, et al. Heterogeneous boundary based principle of full-line accelerated protection applying single-terminal information for series compensated transmission lines[J]. Automation of Electric Power Systems, 2019, 43(23): 226-233.

[10] 李振興, 王玲, 黃悅?cè)A, 等. 大串補(bǔ)線路電流差動保護(hù)拒動因素及改進(jìn)保護(hù)方法[J]. 電力自動化設(shè)備, 2018, 38(1): 199-205.

LI Zhenxing, WANG Ling, HUANG Yuehua, et al. Analysis of current differential protection maloperation in power transmission line with high series compensation and corresponding improved protection method[J]. Electric Power Automation Equipment, 2018, 38(1): 199-205.

[11] 唐萃, 尹項(xiàng)根, 戚宣威, 等. 大串補(bǔ)度輸電線路的電流差動保護(hù)分析與對策[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2015, 39(7): 157-163.

TANG Cui, YIN Xianggen, QI Xuanwei, et al. Analysis and countermeasures of current differential protection on transmission line with high series compensation degree[J]. Automation of Electric Power Systems, 2015, 39(7): 157-163.

[12] 王利平, 王偉, 陳軍, 等. 串聯(lián)補(bǔ)償輸電線路穩(wěn)態(tài)量電流差動保護(hù)改進(jìn)算法[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2014, 38(9): 98-103.

WANG Liping, WANG Wei, CHEN Jun, et al. Improvement algorithm for current differential protection using steady currents for series compensated transmission lines[J]. Automation of Electric Power Systems, 2014, 38(9): 98-103.

[13] 李振興, 包文亮, 陳艷霞, 等. 適用于含串補(bǔ)設(shè)備的輸電線路電流差動保護(hù)新判據(jù)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2021, 49(5): 11-19.

LI Zhenxing, BAO Wenliang, CHEN Yanxia, et al. New criterion for current differential protection used for a transmission line with series compensation equipment[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(5): 11-19.

[14] 朱曉彤, 黃蕙, 徐曉春, 等. 串聯(lián)補(bǔ)償線路電流反向?qū)Σ顒颖Ｗo(hù)的影響及對策[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2015, 39(14): 151-156.

ZHU Xiaotong, HUANG Hui, XU Xiaochun, et al. Influence and countermeasures for current reversal on differential protection of series compensated lines[J]. Automation of Electric Power Systems, 2015, 39(14): 151-156.

[15] 蘇斌, 董新洲, 孫元章. 串聯(lián)電容補(bǔ)償線路行波差動保護(hù)研究[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2005, 45(1): 137-140.

SU Bin, DONG Xinzhou, SUN Yuanzhang. Travelling wave differential relay for a series compensated transmission line[J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2005, 45(1): 137-140.

[16] 賀家李, 郭征. 有串補(bǔ)電容輸電線分相電流差動保護(hù)的新原理[J]. 繼電器, 2005, 33(1): 1-9.

HE Jiali, GUO Zheng. New principle of segregated phase current differential protection in long distance transmission line with series capacitor compensation[J]. Relay, 2005, 33(1): 1-9.

[17] 陳福鋒, 錢國明, 宋國兵. 串聯(lián)電容補(bǔ)償線路行波差動保護(hù)的研究[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報, 2009, 29(28): 89-94.

CHEN Fufeng, QIAN Guoming, SONG Guobing. Study on traveling-wave differential protection for series compensated line[J]. Proceedings of the CSEE, 2009, 29(28): 89-94.

[18] 鄭博文, 王增平, 呂哲, 等. 基于暫態(tài)量的繼電保護(hù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2020, 48(22): 18-25.

ZHENG Bowen, WANG Zengping, Lü Zhe, et al. Research on transient-based relay protection[J]. Power System Protection and Control, 2020, 48(22): 18-25.

[19] 何世恩, 索南加樂, 楊鋮, 等. 適應(yīng)于酒泉風(fēng)電送出的 750 kV線路縱聯(lián)保護(hù)原理研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2010, 38(16): 87-91.

HE Shien, SUONAN Jiale, YANG Cheng, et al. A 750 kV transmission line pilot protection suitable to Jiuquan wind power base delivery[J]. Power System Protection and Control, 2010, 38(16): 87-91.

[20] 夏經(jīng)德, 索南加樂, 羅玲, 等. 帶串聯(lián)補(bǔ)償?shù)妮旊娋€路縱聯(lián)阻抗性能分析[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報, 2011, 45(6): 97-103.

XIA Jingde, SUONAN Jiale, LUO Ling, et al. Pilot impedance performance analysis for transmission lines with series compensation[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2011, 45(6): 97-103.

[21] 呂冉, 林湘寧, 劉鵬, 等. 一種具備全線高阻故障響應(yīng)及強(qiáng)抗飽和能力的和阻抗繼電器[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報, 2018, 38(8): 2323-2334.

Lü Ran, LIN Xiangning, LIU Peng, et al. A summation impedance relay with high resistance fault response capability of the entire transmission line and strong anti-saturation capability[J]. Proceedings of the CSEE, 2018, 38(8): 2323-2334.

[22] GOLDSWORTHY D L. A linearized model for MOV-protected series capacitors[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 1987, 2(4): 953-957.

[23] 朱聲石. 高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)[M]. 北京: 中國電力出版社, 2005.

[24] 張金虎, 徐振宇, 楊奇遜, 等. 基于改進(jìn)RL模型的串聯(lián)補(bǔ)償線路單相接地故障測距新算法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(10): 1-7.

ZHANG Jinhu, XU Zhenyu, YANG Qixun, et al. A novel single-phase ground fault location algorithm for series compensated line based on improved RL model[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(10): 1-7.

[25] 王曉東, 邰能靈. 基于暫態(tài)能量的超高壓串補(bǔ)線路故障選相[J]. 電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報, 2007, 19(5): 105-109.

WANG Xiaodong, TAI Nengling. Fault phase selection for series compensated extra high voltage transmission lines based on transient energy[J]. Proceedings of the CSU-EPSA, 2007, 19(5): 105-109.

Pilot protection principle based on model parameter identification for a series compensated transmission line

LI Peng1, LIU Binyan2, XI Wei1, YIN Xianggen2, PAN Yuanlin2

(1. China Southern Power Grid Digital Grid Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663, China; 2. State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology (Huazhong University of Science and Technology), Wuhan 430074, China)

The application of series compensation equipment in an EHV transmission line decreases the sensitivity of differential protection. A pilot protection based on model parameter identification is proposed to solve this problem. Theequivalent impedance of series compensation equipment is taken as the identification parameter. The power frequency impedance equivalent model of series compensation equipment and the distributed parameter model of the line are considered. The identification equations of equivalent impedance are derived by voltages and currents at two terminals. When the external fault occurs, the identification impedance is equal to the equivalent impedance. When the internal fault occurs, the identification impedance is obviously different from the equivalent impedance. The protection criterion is proposed based on the above characteristics. Theoretical analysis and simulation results prove that the proposed protection is easy to set and has high reliability. It is hardly affected by the distributed capacitive current, the protection of series compensation equipment or the system operation mode. Compared with traditional differential protection, it has better sensitivity. It can cooperate with the differential protection to form a high performance pilot protection scheme.

series compensated line; model parameter identification; distributed parameter; MOV; pilot protection

10.19783/j.cnki.pspc.211440

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(51877089)；中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目資助(ZBKJXM20180500)

This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51877089).

2021-10-27；

2022-08-23

李 鵬(1973—)，男，博士，教授級高級工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動化；E-mail: lipeng@csg.cn

劉玢巖(1997—)，男，通信作者，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)；E-mail: 920182743@qq.com

習(xí) 偉(1980—)，男，碩士，教授級高級工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動化。E-mail: xiwei@csg.cn

(編輯 魏小麗)