[发明专利]一种利用分布参数模型实现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利用分布参数模型实现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，需要对故障点进行测距以准确的定位。

根据电气量来源划分，故障测距方法可分为双端测距和单端测距。其中单端测距法更具实用性。目前，单端测距法主要分为行波法和阻抗法。行波法利用故障暂态行波的传送性质进行测距，精度高，不受运行方式和过度电阻等影响，但对采样率要求很高，需要专门的录波装置，因此，目前未获得实质性应用。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。然而，高压/超高压/特高压远距离输电线路沿线分布电容很大，对单端测距的影响不能忽略。考虑输电线路分布电容的影响，测量阻抗与故障距离呈双曲正切函数关系。双曲正切函数特性决定了传统阻抗法抗故障电阻能力差。同时，高压/超高压/特高压远距离输电线路输送的负荷较大，负荷电流对阻抗法单端测距影响也较大。因此，在高压/超高压/特高压远距离输电线路上，由于分布电容、负荷电流和故障电阻的影响，特别是高阻短路故障时，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。

采用分布参数模型研究高压/超高压/特高压远距离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。

发明构成

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种不受分布电容、负荷电流和故障电阻影响的利用分布参数模型实现线路相间故障单端测距方法。

本发明是通过以下途径来实现的：

一种利用分布参数模型实现线路相间故障单端测距方法，其要点在于，包括如下依序步骤：

1）提供一种电力测量仪，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）提供一种数据分析处理器，其接收来自电力测量仪的测量数据，并根据如下公式计算计算故障处电压相量：

，

其中，为线路正序阻抗角，为被保护线路范围；为领先于的角度；β为领先于的角度；

3）数据分析处理器设定一个初值l_fault作为故障距离，计算线路上距保护安装处l_fault的故障相间动作电压相量：

其中， 为线路正序波阻抗：，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；

为线路正序传播系数：；

4）根据以上测量和计算结果进一步计算故障相间电压相量与故障处电压相量的矢量差和故障相间动作电压相量与故障处电压相量的矢量差；

5）计算领先于的角度，数据分析处理器保存该故障距离点的计算数据；

6) 设定一个步长增加量，故障距离初始值l_fault以该步长逐次增加，返回步骤3），依次计算每一点的领先于的角度，直至发跳闸信号的整定范围，如果依然无法得到保护跳闸信号，则搜索被保护线路全长；