[发明专利]零序补偿的双回线路非同名相跨线接地故障单端测距方法

摘要

本发明公开了一种零序补偿的双回线路非同名相跨线接地故障单端测距方法，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，计及线间零序互感的影响，计算相邻线路零序电流，计算零序补偿电流，采用一维搜索方法依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的故障系数，然后利用双回线路非同名相跨线接地故障点前后故障系数由小于零突变为大于零这一变化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，具有很高的单端故障测距精度。

主权项

一种零序补偿的双回线路非同名相跨线接地故障单端测距方法，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、I回线路B相或者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$\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I}={\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}(-\cos (r_1+r_2-\mathrm{\β})-j\sin (r_1+r_2-\mathrm{\β}));$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{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}{Z_{I1}}\right),$为的实部；$b_1=\mathrm{Im}\left(\frac{{\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}{Z_{I1}}\right),$为的虚部；$a_2=\mathrm{Re}({\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}),$${\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}$的实部；$b_2=\mathrm{Im}({\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}),$为${\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}$的虚部；$a_3=b_3=\left|\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}\right|;$$\mathrm{\β}=\mathrm{Arg}\left(\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}\right);$Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；j为复数算子；φ为I回线路A相、I回线路B相或者I回线路C相；(3)保护装置计算领先${\stackrel{.}{I}}_{I0}+{\stackrel{.}{I}}_{I0}(-\cos (r_1+r_2-\mathrm{\β})-j\sin (r_1+r_2-\mathrm{\β}))$的角度ρ：$\mathrm{\ρ}=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}{{\stackrel{.}{I}}_{I0}+{\stackrel{.}{I}}_{I0}(-\cos (r_1+r_2-\mathrm{\β})-j\sin (r_1+r_2-\mathrm{\β}))}\right);$(4)保护装置计算领先的角度α：$\mathrm{\α}=\mathrm{Arg}\left(\frac{Z_{I1}({\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{.}{I}}_{I0}(-\cos (r_1+r_2-\mathrm{\β})-j\sin (r_1+r_2-\mathrm{\β})))}{{\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}\right);$其中，Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；(5)保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算${\stackrel{.}{I}}_{I0}+{\stackrel{.}{I}}_{I0}(-\cos (r_1+r_2-\mathrm{\β})-j\sin (r_1+r_2-\mathrm{\β}))$领先距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_x点的故障相电压的相角λ(l_x)：$\mathrm{\λ}\left(l_x\right)=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{.}{I}}_{I0}+{\stackrel{.}{I}}_{I0}(-\cos (r_1+r_2-\mathrm{\β})-j\sin (r_1+r_2-\mathrm{\β}))}{{\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-\frac{l_x}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I}}\right);$其中，l为同杆并架双回线路I回线路长度；(6)保护装置计算距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_x点的故障系数Δx(l_x)：$\mathrm{\Δx}\left(l_x\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{\λ}\left(l_x\right)\right)}{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\λ}\left(l_x\right)-\mathrm{\ρ}-\mathrm{\α})Z_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I}}({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-\frac{l_x}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I});$(7)故障距离l_x以固定步长Δl递增，返回步骤(5)，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一l_x点处的故障系数$\mathrm{\Δx}\left(l_x\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{\λ}\left(l_x\right)\right)}{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\λ}\left(l_x\right)-\mathrm{\ρ}-\mathrm{\α})Z_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I}}({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-\frac{l_x}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I}),$直至同杆并架双回线路I回线路全长；(8)保护装置选取同杆并架双回线路I回线路上某一l_x点处的故障系数：$\mathrm{\Δx}\left(l_x\right)=\frac{\sin \left(\mathrm{\λ}\left(l_x\right)\right)}{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\λ}\left(l_x\right)-\mathrm{\ρ}-\mathrm{\α})Z_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I}}({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-\frac{l_x}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I})\<0;$且其相邻下一个l_x+Δl点处的故障系数$\mathrm{\Δx}(l_x+\mathrm{\Δl})=\frac{\sin \left(\mathrm{\λ}(l_x+\mathrm{\Δl})\right)}{\sin (\mathrm{\π}-\mathrm{\λ}(l_x+\mathrm{\Δl})-\mathrm{\ρ}-\mathrm{\α})Z_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I}}({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-\frac{l_x+\mathrm{\Δl}}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I})>0,$则这两个点的中间位置即为双回线路非同名相跨线接地故障点；其中，Δl为固定步长；$\mathrm{\λ}(l_x+\mathrm{\Δl})=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{.}{I}}_{I0}+{\stackrel{.}{I}}_{I0}(-\cos (r_1+r_2-\mathrm{\β})-j\sin (r_1+r_2-\mathrm{\β}))}{{\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-\frac{l_x+\mathrm{\Δl}}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\Δ}\stackrel{.}{I}}\right).$