[发明专利]一种基于线路微分方程算法拟合误差的快速选相方法

说明书

本发明公开了一种基于线路微分方程算法拟合误差的快速选相方法，它包括：建立输电线路中多种不同故障的故障模型；建立输电线路微分方程组；采用最小二乘法求解微分方程组，计算出微分方程组中的最小二乘相对拟合误差；对最小二乘相对拟合误差进行分析，找出不同故障类型下最小二乘拟合误差的特征差异；根据特征差异，构造出不同故障的故障选相判据；判断出故障类型和故障相别，选相结束。本发明的取得的有益效果是：能够在线路发生故障时，对单相及相间故障对应的6种线路微分方程组进行求解，分析其最小二乘拟合误差的特征及相互关系，从而实现快速故障选相，典型选相速度为5～6ms，不受故障位置及过渡电阻的影响，且适用于弱电源系统，可靠性高。

技术领域

本发明涉及输电线路技术领域，特别是一种基于线路微分方程算法拟合误差的快速选相方法。

背景技术

故障选相是超(特)高压输电线路继电保护中的一个关键环节。当系统发生故障时，无论是单相故障还是相间故障，一般都要求正确判断出故障类型及故障相别，这将直接影响到保护装置能否正确快速动作。

近年来超(特)高压输电线路快速距离保护受到了广泛的研究，常可以实现10ms内快速动作，因此，迫切需要研究与之相适应的快速选相新方法。传统的故障选相通常是基于工频量，主要有突变量选相与稳态量选相两类方案。突变量选相主要包括相电流差突变量选相、相电压差突变量选相及电流电压综合突变量选相，实用稳态量选相方案大多采用序分量分区加阻抗选相的方法。传统故障选相元件难以适应超(特)高压线路快速保护的跳闸要求，且易受故障距离、过渡电阻等因素的影响。文献对利用故障行波或故障暂态分量识别故障相的方法进行了研究，这些方法一般需要较高的采样率。

解微分方程算法不受直流分量和由衰减非周期分量引起的低频分量造成的影响，也不受电网频率波动的影响，它利用保护安装处的电流、电压瞬时值建立输电线路微分方程组，通过最小二乘法求解得到故障距离。线路微分方程是对输电线路故障的一种数学描述。被保护线路发生故障时，实际故障类型对应的线路微分方程是与线路故障相匹配的函数描述，即故障电压电流、实际故障距离和过渡电阻符合该微分方程，用最小二乘法求解该微分方程组得到故障距离和过渡电阻，其中故障距离将比较接近其实际值，且该组解也能以较小的误差满足此微分方程组。反之，如果用线路故障数据列写与实际故障类型不一致的微分方程组，用最小二乘法求解得到的故障距离和过渡电阻将难以满足该微分方程组，若该组解也能以较小的误差满足此微分方程组，即说明线路存在该类型的故障点和过渡电阻，而这显然与实际发生的故障类型相矛盾。

基于上述问题，提出根据最小二乘法求解输电线路微分方程组的拟合误差的大小来判断故障类型的快速选相新方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种基于线路微分方程算法拟合误差的快速选相方法，能够在线路发生故障时，对单相及相间故障对应的6种线路微分方程组进行求解，分析其最小二乘拟合误差的特征及相互关系，从而实现快速故障选相，典型选相速度为5～6ms，不受故障位置及过渡电阻的影响，且适用于弱电源系统，可靠性高。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种基于线路微分方程算法拟合误差的快速选相方法，它包括有：

S1：建立输电线路中多种不同故障的故障模型；

S2：根据步骤S1中的故障模型建立输电线路微分方程组；

S3：采用最小二乘法求解步骤S2的微分方程组，计算出微分方程组中的最小二乘相对拟合误差；

S4：对步骤S3中的最小二乘相对拟合误差进行分析，找出不同故障类型下最小二乘拟合误差的特征差异；

S5：根据步骤S4中的特征差异，构造出不同故障的故障选相判据；所述选相判据包括有：单相接地故障判据、两相相间故障判据、两相接地故障判据、三相对称性故障判据；

S6：根据步骤S5判断出故障类型和故障相别，选相结束。