[发明专利]一种有限PMU下基于估计的输电线路故障检测方法

权利要求书

1.一种有限PMU下基于估计的输电线路故障检测方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：对整个电网拓扑结构进行区域划分，各区域的边界节点布有PMU；针对一个区域中未布置PMU的母线M，在线路正常运行时，从与母线M相连任一条线路布有PMU侧的正序电压电流推算得到故障前母线M的正序推算电压从各条相连线路布有PMU侧的正序电压电流推算得到故障前母线M的各侧正序推算电流N是与母线M相连的各线路的个数，利用下式计算出母线M的负载正序阻抗Z_pre，具体为：

式中，为故障前母线M总的正序推算电流；

步骤2：通过PMU收集每个区域中各边界节点的电压电流，由相连线路布有PMU的i侧的正序电压、电流推算得到未布PMU的M侧的正序推算电流正序推算电压如下：

其中，分别为正常线路Mi布有PMU的i侧实测的正序电压、电流；γ_i为线路Mi的传播系数；Z_i为线路Mi的特征阻抗；L_M,i为线路Mi的全长；

为了精确计算得到母线M的正序电压，首先要舍去N个推算电压中幅值最小的推算电压然后为了减小各线路的推算电压误差的影响，取剩下N-1个推算电压的平均值，作为未布PMU的母线M的正序估计电压

其中，是根据式(2)从i侧的正序电压电流推算得到母线M的正序推算电压；是N个正序推算电压中幅值最小的推算电压；

未布PMU的母线M的正序估计负载电流为

计算M侧的总估计电流的幅值I_total：

如果I_total大于区域故障阈值I_set，则判断该区域为疑似故障区域，进入下一步；

步骤3：计算得到疑似故障区域中未布PMU的母线M的正序推算电压相角序列，采用t检验准则找到不同步的推算电压相角；如果找到一个不同步角，则对该侧的电压和电流进行校正，使之同步化，然后回到步骤2，重新进行疑似故障区域判别；否则，不存在不同步问题，进入下一步判别其它故障；

步骤4：针对疑似故障区域中各条输电线路，分别假设它们故障，分别计算得到它们的故障距离；

对于疑似故障区域中输电线路Mi，母线M侧未布有PMU，母线i侧布有PMU，从M侧到i侧的正序估计电流可由下式得到：

利用线路Mi从M侧到i侧的正序估计电流i侧由PMU实测的电流采用双端测距公式计算得到线路Mi的故障距离a_i，1≤i≤N；

将各条线路的故障距离中最小值记为a_min，如果0a_min0.99，且其它线路的故障距离满足0.99a_else1.01，则a_min所在的线路为故障线路；

如果所有线路的故障距离a_i都在(0.99,1.01)区间内，则为母线故障或负载阻抗发生变化，此时引入母线差动保护来辅助判断，如果母线差动保护动作，则判断为母线故障；否则为负载阻抗发生了变化。

2.根据权利要求1所述的一种有限PMU下基于估计的输电线路故障检测方法，其特征在于，所述疑似故障包括以下4种情形：1、存在数据不同步；2、公共母线M故障；3、与母线M相连的任一条输电线路发生故障；4、母线M处负载阻抗发生变化。

3.根据权利要求1所述的一种有限PMU下基于估计的输电线路故障检测方法，其特征在于，所述区域故障阈值I_set设定为0.1倍的额定电流。