[发明专利]基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，属于电力系统继电保护技术领域。

技术背景

随着配电网综合自动化技术的发展和用户对供电质量要求的不断提高，传统配电网继电保护技术已不能满足其日益增长的需求，故需要深入研究配电网故障选线与故障测距新方法。国内外很多学者对配电网故障选线进行了大量研究并研制出相关的故障选线装置，但其故障测距的研究相对较少且几乎没有馈线测距故障装置，因此，有必要对配电网馈线故障测距进行更具体的研究。

故障测距方法原理上大致可分为阻抗法、注入法和行波法。配电网馈线阻抗测距法与高压输电线路阻抗测距法类似，都是利用故障距离与阻抗大小成正比的原理实现故障测距的，它易受过渡电阻和系统运行方式的影响，测距精度相对于其他测距方法较低，但其具有原理简单、投资少等优点，仍广泛应用于实际电力系统；注入法是通过故障后向系统注入某种信号获取故障信息，从而实现故障测距，但其信号注入设备需要增加额外的资金投入且注入信号的强度和检测等问题有待解决；行波法是目前研究较多的一类测距方法，它是利用电压、电流行波在故障点及母线之间传播的时间来确定故障距离的，其测量精度一般高于阻抗测距法，但在识别故障点的反射行波和来自其他间断点的发生行波有一定的困难；因此，不过哪种方法，都有待于更深入的研究。

35kV及以下的配电系统一般采用小电流接地方式，即配电网发生单相接地故障后接地电流很小，难以准确测量其幅值和方向，影响保护精度，但在配电网馈线发生两相相间短路后，其故障电流很大，便于测量故障信号，有利于故障测距。由于配电网馈线发生小电流接地故障后较易引发相间短路发生，而其故障测距研究较少，故有必要具体研究配电网馈线相间短路故障测距。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，具有较高的测量精度。

该方法包括如下步骤：

一种基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，其特征在于：

步骤1，相间故障发生前，在馈线保护安装处对三相电压和三相电流进行采样，得到采样序列，并利用傅里叶算法分别计算三相电压向量和三相电流向量；

步骤2，相间故障发生后，由步骤1)所得的故障馈线故障前的三相电压向量和三相电流向量计算得到负荷阻抗与线路阻抗的阻抗和，再减去线路阻抗得到负荷阻抗；

步骤3，根据不同的相间故障，选取相应的定位函数，并计算故障发生后故障馈线的三相电压向量和三相电流向量；

步骤4，采用逐步搜索法，找到使定位函数取最小值的x，该x即为故障距离。

根据所述的基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，其特征在于：在步骤1中，相间故障发生前，在馈线保护安装处以2000Hz的采样频率进行实时数据采样，得到故障前馈线的三相电压序列u_{A_Pre}(n)、u_{B_Pre}(n)、u_{C_Pre}(n)和三相电流序列i_{A_Pre}(n)、i_{B_Pre}(n)、i_{C_Pre}(n)和，n＝1,2,3,......；利用傅里叶算法计算馈线的三相电压向量和三相电流向量，具体算法如下：

其中，N＝40，为一个基波周期的采样点数，分别表示馈线保护安装处的三相电压向量和三相电流向量。

根据所述的基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，其特征在于：相间故障发生后，在步骤2中，根据所得的故障馈线故障前的A相电压向量和A相电流向量(或B相电压电流向量或C相电压电流向量)计算得到负荷阻抗与线路阻抗的阻抗和，再减去线路阻抗得到负荷阻抗，具体计算如下：

其中，分别是故障发生前馈线保护安装处的三相电压向量，分别是故障发生前馈线保护安装处的三相电流向量，Z_Load为馈线的负荷阻抗，L为馈线的线路全长，Z₁为馈线的单位长度线路正序阻抗。

根据所述的基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，其特征在于：在步骤3中，对于不同的相间故障，选取相应的定位函数，具体的定位函数由公式(4)～(6)给出：