[发明专利]同杆双回输电线路的单回线单相接地故障定位方法

摘要

本发明公开了一种同杆双回输电线路的单回线单相接地故障定位方法，适用于同杆双回输电线路的距离保护，属于电力系统继电保护领域。本发明仅使用单端单回线的电气量建立起迭代方程，通过较少次数的迭代计算，即可精确确定故障位置。本发明还解决了当同杆双回输电线路末端发生单回线单相接地故障时，迭代计算出现计算结果不收敛的问题。

主权项

1.同杆双回输电线路的单回线单相接地故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）保护装置采集到被保护线路的三相电压采样值u_A(n)、u_B(n)、u_C(n)和三相电流采样值i_A(n)、i_B(n)、i_C(n)，其中n为采样值序号，利用相量提取算法计算出三相电压相量、、和三相电流相量、、，并计算出被保护线路的零序电流=(++)/3，各电压相量、电流相量均为复数，下角标I表示被保护线路，简称本回线，相邻回线的电气量均以下角标II表示；（2）对步骤（1）中计算得到的本回线电气量进行分析，根据本回线电气量特征判断故障类型，如果发生的是同杆双回输电线路的单回线单相接地故障，则使用本方法确定故障位置，在使用本方法前，应先根据故障选相方法，确定单相接地的故障相，的结果为A相、B相或者C相，在下面的步骤中下角标表示故障相电气量；（3）以D表示实际故障点至本回线保护安装处的距离与线路全长的比值，为得到D的精确值D_S，进行如下的迭代计算，首先按式(1)确定D的初始值，记为D⁽⁰⁾：式中，K_s=(Z₀ ‑Z₁ +Z_0m)/Z₁，Z₀、Z₁分别为被保护线路全长的零序阻抗和正序阻抗，Z_0m为同杆双回输电线路两回线间的零序互感阻抗； 、、分别为保护测量到的故障相相电压、故障相相电流和零序电流；Im[ ]表示取虚部；（4）将步骤（3）中得到的初值D⁽⁰⁾，代入式(2)，计算得到D⁽¹⁾，式中，Z_H=Z_M0+Z₀+Z_0m；，Z_M0、Z_N0分别为被保护线路两端等值系统M和N的零序阻抗，表示函数f的一阶导数；（5）再利用式(3)的牛顿迭代方程，分别取k=2，3，．．．，对应计算得到D⁽²⁾，D⁽³⁾，．．．，D^(k)，形成D_S的近似值序列，式中，D^(k)和D^(k‑1)分别为第k次与k‑1次的迭代结果，并且，式(2)即为在式(3)中取k=1的特例，式(3)为迭代计算通式；（6）在步骤（5）的第k次迭代计算过程中，得到D^(k)后，计算迭代误差 |D^(k)‑D^(k‑1)|，进行收敛性判断，若满足 |D^(k)‑D^(k‑1)|<ε，称为满足收敛条件，则取D_S=D^(k)，计算过程结束；若不满足 |D^(k)‑D^(k‑1)|<ε，则继续重复步骤（5）和步骤（6），进行第k+1次迭代计算和收敛性判断，ε为收敛判断阈值；（7）在步骤（5）、步骤（6）的迭代计算及收敛判断过程中，当迭代次数等于预先设定的最大迭代次数k_m仍不满足收敛条件，且同时满足时，说明迭代结果不收敛，此时，重新设置D的初值，取为D_*⁽⁰⁾=1.000，置迭代次数k=1，并改为利用式(4)的牛顿迭代方程进行迭代计算，经过k次迭代后，得到D_S近似值序列：D_*⁽¹⁾，…，D_*^(k‑1)，D_*^(k)，其中D_*^(k)为第k次迭代的结果；在每一次迭代计算过程中，均进行收敛性判断，以第k次迭代计算为例，得到D_*^(k)后，计算迭代误差|D_*^(k)‑D_*^(k‑1)|，若满足|D_*^(k)‑D_*^(k‑1)|<ε，则取D_S=D_*^(k)，计算过程结束；若不满足|D_*^(k)‑D_*^(k‑1)|<ε，则继续重复利用式(4)进行迭代计算，直至满足收敛条件。