[发明专利]基于二分搜索的双回线路非同名相跨线接地故障测距方法

摘要

本发明公开了一种基于二分搜索的双回线路非同名相跨线接地故障测距方法，首先测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压、故障相电流和零序电流，采用集中参数建模，计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流，计算同杆并架双回线路I回线路的零序补偿电流，采用二分搜索法并利用非同名相跨线接地故障点前后位置相对系数由大于零突变为小于零这一特性实现双回线路非同名相跨线接地故障的精确测距，消除了线间零序互感、过渡电阻和负荷电流对故障测距精度的影响，具有很强的抗过渡电阻和负荷电流影响的能力，保护正方向出口发生双回线路非同名相跨线接地故障时无故障测距死区。

主权项

一种基于二分搜索的双回线路非同名相跨线接地故障测距方法，其特征在于，包括如下依序步骤：(1)保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压故障相电流和零序电流其中，φ为I回线路A相或I回线路B相或I回线路C相；(2)保护装置计算同杆并架双回线路I回线路的零序补偿电流$\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}={\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{I\&phi;}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}(-\cos (r_1+r_2-\mathrm{\&beta;})-j\sin (r_1+r_2-\mathrm{\&beta;}))$其中，$r_1={\sin }^{-1}\left(\frac{a_3{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);r_2={\sin }^{-1}\left(\frac{a_1{b}_2-a_2{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);a_1=\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}}{Z_{I1}}\right),$为的实部；$b_1=\mathrm{Im}\left(\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}}{Z_{I1}}\right),$为的虚部；$a_2=\mathrm{Re}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{I\&phi;}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}),$为${\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{I\&phi;}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}$的实部；$b_2=\mathrm{Im}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{I\&phi;}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}),$为${\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{I\&phi;}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}$的虚部；$a_3=b_3=\left|\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}\right|;\mathrm{\&beta;}=\mathrm{Arg}\left(\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}\right);$Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；j为复数算子；φ为I回线路A相或I回线路B相或I回线路C相；(3)保护装置令l_x＝0，l_y＝l，其中，l_x、l_z、l_y分别为搜索变量；l为同杆并架双回线路I回线路长度；(4)保护装置计算距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_x点的故障相电压$\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_x\right)={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}-\frac{l_x}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I};$(5)保护装置计算非同名相跨线接地故障点与距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_x点的位置相对系数$p\left(l_x\right)=\frac{\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)}{\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Re}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Im}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_x\right)}{\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}};$其中，为同杆并架双回线路II回线路的零序电流；l为同杆并架双回线路I回线路长度；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；φ为I回线路A相、I回线路B相或I回线路C相；为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；(6)保护装置计算距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_y点的故障相电压$\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_y\right)={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}-\frac{l_y}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I};$(7)保护装置计算非同名相跨线接地故障点与距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_y点的位置相对系数$p\left(l_y\right)=\frac{\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)}{\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Re}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Im}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_y\right)}{\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}};$(8)保护装置计算距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_z点的故障相电压$\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_z\right)={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}-\frac{l_z}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I};$(9)保护装置计算非同名相跨线接地故障点与距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_z点的位置相对系数$p\left(l_z\right)=\frac{\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)}{\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Re}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Im}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_z\right)}{\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}};$(10)保护装置判断Arg(p(l_z))>0且Arg(p(l_y))<0且l_y‑l_x>ξ是否同时成立，若同时成立，则先令l_x＝l_z，l_y＝l_y，再令返回步骤(4)；其中，ξ为整定门槛值，取ξ＝0.001；(11)保护装置判断Arg(p(l_z))<0且Arg(p(l_y))<0且l_y‑l_x>ξ是否同时成立，若同时成立，则先令l_x＝l_x，l_y＝l_z，再令返回步骤(4)；其中，ξ为整定门槛值，取ξ＝0.001；(12)保护装置计算同杆并架双回线路非同名相跨线接地故障点到同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障距离l_f为