[发明专利]一种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线路相间故障单端测距方法。

背景技术

高压/超高压/特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。

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。双端测距法利用输电线路两端电气量确定输电线路故障位置，需要通过通道获取对端电气量，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，考虑到同步技术实现的复杂性和所需添加硬件设备成本高，因此单端测距法更具实用性。单端测距法仅利用输电线路的一端电压电流数据来确定输电线路故障位置，由于该方法仅需要一端数据，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。相关理论分析证明，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。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提出一种线路相间故障单端测距方法。该方法在算法设计中考虑了故障点处电压的影响，从而削弱负荷电流对本发明方法的影响。该方法利用故障点处匹配误差达到最小这一原理实现线路相间故障的单端测距，克服了故障电阻对本发明方法的影响。

一种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、故障相间负序电流相量，作为输入量；其中，=AB，BC，CA，分别表示AB或BC或CA相间；

2)计算故障处电压相量：

；

其中，为线路正序阻抗角；

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：；

领先于的角度；

领先于的角度；

3) 故障距离取为初始值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：