[发明专利]基于故障前后电压、电流变化的输电线路故障定位方法

权利要求书

1.基于故障前后电压、电流变化的输电线路故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、建立输电线路分布参数模型，计算线路的传播系数γ和特征阻抗Z，推导包含故障距离、传播系数、特征阻抗和双端电气量的故障定位方程；

步骤2、在输电线路上检测到故障后，分别提取线路两端安装的PMU记录的三相电压、电流数据和其中，i＝1，2，分别代表故障前和故障后，M代表线路首端，A、B、C分别代表A相、B相、C相；

步骤3、根据步骤2的数据，计算线路两端的正序电压和正序电流的值，N代表线路末端；

步骤4、利用式(1)计算输电线路两端故障前后的电压、电流相量的变化量：

其中，代表线路首端、末端电压相量的变化量，代表线路首端、末端电流相量的变化量；

步骤5、将步骤4中的计算结果代入步骤1中推导出的故障定位方程，求解故障距离x₁、x₂，如式(2)所示，

Re(A)x₁²+Re(B)x₁+Re(C)＝0

Im(A)x₂²+Im(B)x₂+Im(C)＝0 (2)

其中，x₁、x₂代表故障点与线路首端M之间的距离，Re和Im分别代表实部和虚部，且

这里，L代表输电线路的长度；

步骤6、将步骤5求解出的初步故障距离代入式(3)，选择正确的故障距离x_Re和x_Im：

|x_1j-x_2k|ε (3)

其中，x_1j代表求解步骤5中实部方程得到的j个解，x_2k代表求解步骤5中虚部方程得到的k个解，x_Re代表由实部方程得到的正确故障距离，x_Im代表由虚部方程得到的正确故障距离，ε代表选择阈值；

步骤7、根据步骤6中的选择，利用式(4)计算准确的故障距离X：

2.根据权利要求1所述的基于故障前后电压、电流变化的输电线路故障定位方法，其特征在于，步骤1中，计算线路的传播系数γ和特征阻抗Z的步骤进一步包括：

其中，Z₀代表单位长度线路的阻抗，Y₀代表单位长度线路的导纳。

3.根据权利要求1所述的基于故障前后电压、电流变化的输电线路故障定位方法，其特征在于，步骤1中，推导包含故障距离、传播系数、特征阻抗和双端电气量的故障定位方程的步骤进一步包括：

①对于输电线路，从线路两端计算任意一点的电压相量的公式为：

②当故障发生后，利用式(6)从线路两端推算故障点的正序电压

其中，L代表输电线路的长度；

由于从线路两端推算出的故障点电压U_F值相等，得到：

③同样，在未发生故障时，对于位置x，依然满足从线路两端推算至x处的电压相等，得到：

二者形式相同，参数一致，将式(8)和式(9)相减得到：

④为了简化计算，将cosh(x)和sinh(x)泰勒展开，分别取前两项和第一项：

sinh(x)＝x

cosh(x)＝1+x² (11)

将化简后的双曲正弦、余弦函数代入式(10)，整理成一元二次方程的标准形式，分别取系数A、B、C的实部和虚部即可得到故障定位方程：

Re(A)x²+Re(B)x+Re(C)＝0

Im(A)x²+Im(B)x+Im(C)＝0 (12)

其中，x代表故障点与线路首端M之间的距离，Re和Im分别代表实部和虚部，且