[发明专利]一种基于μPMU量测数据的配电网相间短路故障定位方法

权利要求书

1.一种基于μPMU量测数据的配电网相间短路故障定位方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：设定由双端电源供电的配电主网络其一端电源为G端，另一端电源为H端，在G端、H端分别配置μPMU，用以实时测量同步数据；在配电网络上发生的故障类型包括两相接地短路、两相相间短路和三相短路故障；

步骤2、获取线路长度L、线路单位长度阻抗z，发生故障后，获取发生故障后的故障点过渡电阻R_f、G端μPMU测量的故障电压相量和电流相量H端μPMU测量的故障电压相量和电流相量采用对称分量法对获取的数据进行处理，获取各数据的正序、负序和零序分量；

步骤3、建立线路故障正序网络模型；

步骤4、设定故障点为F，F到G端的预测距离为N，计算N；

第一步，不考虑线路对地等效电容的分流作用，由KVL定理可知，存在关系式：

式(1)中，为G端的故障正序电压；N为故障点F到G端的预测距离，计量单位为千米；Z₁为输电线路每千米的正序阻抗；为G端的故障正序电流；为故障点正序电流；R_f为故障点过渡电阻；

而正序故障电流可表示为：

式(2)中，为H端的故障正序电流；

将式(2)带入式(1)，可知N和过渡电阻R_f均为实数，根据实部和虚部两部分的关系，通过将式(1)分离为实部和虚部两个实数方程，并对方程组求解，计算出预测距离N；

第二步，考虑线路对地等效电容的分流的影响，重新校正预测距离N；当主网络G端电压为则G端到故障点F的线路对地等效电容上流经的电流可以表示为：

式(3)中，C₁为线路单位长度对地电容，jωNC₁为容抗；

所以，校正后G端线路上流经的电流可以表示为：

同理可知，H端线路上校正后的电流可以表示为：

设定预测距离校正值为N′，将式(1)与式(2)中的替换为替换为N替换为N′，计算出N′；

设置一个迭代参数ε，经过有限次迭代之后，当满足|N-N′|＜ε时，则N′即为故障点F到G端的预测距离N；

步骤5：计算配电网主网络故障点实际距离M；

设定主网络故障点距离G端的实际距离为M，单位为千米；

第一步，不考虑线路对地等效电容的分流作用，故障发生后，根据线路故障网络模型，可分别由主网络G端、H两端的电压、电流相量得到主网络故障点处电压相量，其满足平衡方程：

方程(6)、(7)中，为主网络故障点正序电压；为主网络H端故障正序电压；

联立式(6)与式(7)，消去得方程

化简得：

M即为配电网主网络故障点的实际距离；

第二步，考虑线路对地等效电容的分流作用，重新校正配电网主网络故障点的实际距离M，考虑线路对地电容的分流作用，两端对地电容的分流电流分别为：

将替换为替换为代入式(9)对故障点实际距离M重新进行计算，得到故障点实际距离校正值M′，选取迭代参数ε，经过有限次迭代之后，满足|M-M′|＜ε时，则M′即为最终的配电网主网络故障点距离M；

步骤6：比较M与N的大小，若M＝N，则实际故障点位于主网络，其距离G端的距离为N，计算结束；若M≠N，则实际故障点位于分支网络，进而执行步骤7；

步骤7：计算分支线路故障点的距离D；

分支线路故障点距离D为主网络故障点到所连接的分支线路故障点处的实际距离，对配电网络进行等效，可获得故障后主网络流入分支线路的等效电流以及主网络故障前主网络流入分支线路的等效电流

由于配电网分支线路近似于单端供电系统，当分支线路上发生故障时，负荷端电流对故障电流影响较小，可以忽略不计，因此，正序故障电流估计值表示为

再应用预测距离N的求解方法，计算得出分支线路故障点距离D；

此时实际故障点位于分支线路上，其距离G段的距离为M+D。