[发明专利]一种抗分布电容电流和故障电阻的线路相间故障单端测距方法

说明书

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抗分布电容电流和故障电阻的线路相间故障单端测距方法。

背景技术

高压输电线路是电网正常运行的大动脉，既担负着传送巨大功率的任务，又是各大电网联网运行的纽带，其运行可靠性影响着整个电网的供电可靠性，同时又是电力系统中发生故障最多的地方。当高压输电线路发生故障时，准确的故障定位可大量节省寻线所花费的人力、物力和财力、加速供电恢复、减少经济损失、提高运行的可靠性。准确、快速地确定故障位置是提高电网安全运行的重要措施，对于电力系统安全可靠运行有重要的意义。

从测距所用电气量来划分，故障测距的方法可分为两大类：双端测距和单端测距。双端故障测距法是利用输电线路两端电气量确定输电线路故障位置的方法，它需要通过通道获取对端电气量，因此对通道的依赖性强，实际使用中还易受双端采样值同步性的影响。单端测距法是仅利用输电线路一端的电压电流数据确定输电线路故障位置的一种方法，由于它仅需要一端数据，无须通讯和数据同步设备，运行费用低且算法稳定，因此在中低压线路中获得了广泛地应用。目前，单端测距方法主要分为两类，一类为行波法，另一类为阻抗法。行波法利用故障暂态行波的传送性质进行测距，精度高，不受运行方式、过度电阻等影响，但对采样率要求很高，需要专门的录波装置，目前未获得实质性的应用。阻抗法利用故障后的电压、电流量计算故障回路的阻抗，根据线路长度与阻抗成正比的特性进行测距，简单可靠, 但受到故障的过渡电阻、线路不完全对称等因素的影响。由于高压输电线路沿线存在较大的分布电容电流，当高压输电线路发生中高阻短路故障时，单端阻抗法测距结果会严重偏离真实故障距离，不能满足现场的应用要求。因此，采用集中参数建模的单端阻抗法不能直接应用于高压输电线路的故障测距。

采用分布参数模型研究高压输电线路单端故障测距逐渐引起了广大学者的关注。哈恒旭、张保会、吕志来等人发表的《高压输电线路单端测距新原理探讨》采用分布参数建模，利用单端电压电流计算沿线电压对距离导数的范数在线路上的分布进行故障点的定位。该方法涉及了大量的求导运算和积分运算，所需运算量大，算法复杂不易实现。王宾、董新洲等人发表的《特高压长线路单端阻抗法单相接地故障测距》采用分布参数建模，利用观测点处负序电流的相角估算故障点电压的相角，然后在故障点电压瞬时值过零点时刻计算测量阻抗。该方法在中低阻短路故障时，由于沿线电压下降明显，利用观测点处负序电流相角估算故障点电压相角存在的误差对测距结果影响不大；但在高阻短路故障时，由于线路沿线各点电压相差很小，利用观测点处负序电流相角估算故障点电压相角存在的误差加上暂态过程的影响，该方法测距误差较大。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，而提供一种采用分布参数模型，不受分布电容的影响；利用在故障点前后变化时，故障相间动作电压相量领先故障相间电流突变量的角度发生一次由 [0°180°]区间进入[180°360°]区间内的性质进行单端测距，克服了故障电阻的影响；其是一种搜索式的方法，不存在解方程法的伪根问题和迭代法的不收敛问题，具有很强的实用性的一种抗分布电容电流和故障电阻的线路相间故障单端测距方法。

一种抗分布电容电流和故障电阻的线路相间故障单端测距方法，包括以下步骤：

1) 测量线路在变电站保护安装处故障相间电压相量                                                、故障相间电流相量、故障相间电流突变量，作为输入量；其中，=AB，BC，CA，分别表示AB，BC，CA相间；

2) 故障距离取为初值l_fault，计算故障相线路上距保护安装处l_fault的故障相间动作电压相量：

故障相线路上距保护安装处l_fault的故障相间动作电压相量，

其中，为线路正序传播系数：，R₁、L₁、G₁、C₁分别为单位长度线路的正序电阻、电感、电导和电容值；

为线路正序波阻抗：；

3) 计算故障相间动作电压相量领先故障相间电流突变量的角度：