[发明专利]基于同序零序分量的同塔四回输电线路故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力系统继电保护领域的技术，具体是一种基于同序零序分量的同塔四回输电线路故障测距方法。

背景技术

电力工业是我国国民经济的支柱产业，电力系统的可靠运行在全社会的生产生活中占有至关重要的地位。近年来，随着电力系统的不断发展，输电线路的电压等级和容量都日益增高，输电走廊的利用率问题也随着而来。尽管我国疆域辽阔，但我们仍然有责任防止日益增多的架空线路对土地资源造成浪费。同塔多回输电线路则有效解决了这一问题，它不仅能够节省输电走廊占地面积、提高土地资源利用率，还能够降低线路造价、节省投资，可以说同塔多回输电线路是现代电力系统大容量输电的必然发展趋势。

当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性地将故障线路从系统中切除是继电保护的基本任务。故障切除的同时，需要尽快进行故障抢修并恢复供电，尽可能地缩短停电时间。在电力系统中，高压输电线路掌控着整张电力网络的命脉，也是最容易发生故障的地方，同时，由于输电线路往往长度很长，对其进行故障抢修并非易事。

迅速地对输电线路进行故障抢修的前提，是精确、可靠的故障测距。如果不知道具体的故障地点，抢修队人工巡线犹如大海捞针，将浪费大量的人力和时间，而且还很难发现一些肉眼不可见的故障。因此，优秀的故障测距方案对于电力系统故障抢修的意义是十分重大的。

针对同塔四回输电线路而言，其故障测距的难点主要来自两个方面：一是复杂的耦合关系，二是故障种类的繁多。输电线路之间都会存在电磁耦合，四回线路共有十二相电，两两存在耦合，如果不去除这种复杂的耦合关系，测距工作是很难进行的。同时，同塔四回输电线路的故障类型高达8184种，其中单回线故障44种，跨线故障8140种。(Peng X,Gang W,Haifeng L,et al.A new phase‐mode transformation method for faultanalysisoffour‐paralleltransmissionlines[C]//Proceedings of the IASTED International Conference.2009,658:191.)

经过对现有资料和专利的检索发现，刘玲,范春菊在“基于六序分量法的跨电压等级的同塔四回线的故障计算”([J].电力系统保护与控制,2010(9):6‐11.)中提出的测距方案优势在于支持参数不对称的线路，缺点是解耦并不完全，无法消除零序互感，具有系统误差。

任明珠,邰能灵,袁成,等在“基于单端量的同塔并架4回线路故障测距方法”([J].上海交通大学学报,2009,43(1):1228‐1232.)中提出的一种基于单端电气量的同塔四回线故障测距方法，仅实现了单回线故障类型的测距，对于同塔四回线数量庞大的故障类型来说远远不够。

龚震东,范春菊,田羽在“一种适合于同杆4回线的故障测距方法”([J].电力系统自动化,2008,31(23):70‐73.)中提出了一种基于反序环流分量的双端测距方案，其优势在于所需测量的电气量少、适用性广，缺点在于该方案会在某些故障类型例如四回线路发生同名故障时失效。

综上，现阶段急需一种能够支持所有故障类型的测距方案。

发明内容

本发明针对现有技术无法实现的同塔四回输电线路在任意短路故障类型下进行测距这一缺陷，提出一种基于同序零序分量的同塔四回输电线路故障测距方法，适用于电力系统中的同塔四回输电线路，能够在各种类型的短路故障类型下对短路故障点进行精确测距，且不受线路两侧系统运行方式影响，耐受过渡电阻能力强。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用相模变换的方法对同塔四回输电线路模型中的同塔四回输电线路阻抗矩阵进行解耦，获得十二种互相独立的序阻抗分量，然后对同步采样获得的同塔四回输电线路两侧所有电气量进行对应一致的相模变换并得到序电压及序电流向量，然后提取出同序零序电压和同序零序电流，最后根据线路两侧母线计算故障点电压相等计算得到故障距离占比。

所述的同塔四回输电线路模型是指：设置于两个具有负载的交流电源之间有若干阻抗并联组成的线路，其中：线路自阻抗记为Z_S，同一回线的相间互阻抗记为Z_M，I和II、III和IV回线之间的线间互阻抗记为Z_P，I和III、II和IV回线之间的线间互阻抗记为Z_Q1，II和III、I和IV回线之间的线间互阻抗记为Z_Q2，则线路上任意一处的电压为向量电流为向量