CN102735993A - 一种线路保护双端测距的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线路保护中双端测距的方法，属于电工技术领域。该方法将故障测距分为三步进行，第一步利用本侧的电流、电压以及差流进行故障测距计算；第二步，利用对侧的电流、电压以及差流进行故障测距计算；第三步，根据前两步的故障测距计算的测距结果进行比较，并进行加权平均计算，得到最终故障测距结果。在传统的测距方法基础上引入了双端加权平均的方法，大大提高了测距精度，经过加权平均算法的测距结果可以达到1%的测量精度，完全满足并全面超越电力系统的要求。

Description

一种线路保护双端测距的方法

技术领域

线路保护双端测距的方法，属于电工技术领域。

背景技术

高压输电线路是电力系统的命脉，它担负着传送电能的重任。同时，它有是电力系统中发生故障最多的地方，并且极难查找。因此，在线路故障后迅速准确地把故障点找到，不仅对及时修复线路和保证可靠供电，而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。

故障测距技术又称为故障定位技术，它能根据不同的故障特征迅速准确地测定故障点，这不仅大大减轻了人工巡线的艰辛劳动，而且还能查出人们难以发现的故障。因此它给电力生产部门带来的社会和经济效益是难以估计的。

不断提高故障测距的精度是故障测距技术的关键点之一。线路差动保护能够知道故障线路两端的电气量，通过双端信息进行故障测距是本说明书的主要内容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线路保护双端测距的方法，该方法是中央处理单元根据故障后两端的电气量来进行故障定位，其特征在于该方法包含以下步骤：

1、故障后双端电气量的传递

线路故障发生之后，通过光纤将对侧的交流量传递到本侧。任何一侧都可以得到本次故障之后的如下电气量：

mU_a    本侧A相电压

mU_b    本侧B相电压

mU_c    本侧C相电压

mI_a    本侧A相电流

mI_b    本侧B相电流

mI_c    本侧C相电流

nU_a    对侧A相电压

nU_b    对侧B相电压

nU_c    对侧C相电压

nI_a    对侧A相电流

nI_b    对侧B相电流

nI_c    对侧C相电流

装置根据上述原始交流量，计算得出如下向量：

mU₀＝mU_a+mU_b+mU_c    本侧零序电压

nU₀＝nU_a+nU_b+nU_c    对侧零序电压

mI₀＝mI_a+mI_b+mI_c    本侧零序电流

nI₀＝nI_a+nI_b+nI_c    对侧零序电流

Id_a＝mI_a+nI_a         A相差流

Id_b＝mI_b+nI_b         B相差流

Id_c＝mI_c+nI_c         C相差流

2、利用本侧的电压电流量以及差流进行第一轮故障测距计算第一轮测距计算的计算公式为：

（式1）

其中：

Len_m是根据本端电压电流以及差流计算出来的测距结果；

指取向量X的虚部；

U_m指本侧电压的相量值，根据故障相别不一样，选取不一样。若为单相故障，则选择对应相的相电压；若为两相故障，则选择对应两相的线电压；若为三相故障，则选择mU_bc；

I_m指本侧电流的相量值，根据故障相别不一样，选取不一样。若为单相故障，则选择对应相的相电流；若为两相故障，则选择对应两相的线电流；若为三相故障，则选择mI_bc；

I_d指差电流的相量值，根据故障相别不一样，选取不一样。若为单相故障，则选择对应相的差电流；若为两相故障，则选择对应两相的线电流差电流；若为三相故障，则选择Id_bc；

K为零序补偿系数，需要预先设定；

I_m0为本侧零序电流，若为相间故障或者三相故障时，按照0处理；

L_line为线路总长度，需要预先设定；

Z_line为线路全长总阻抗，需要预先设定；

为线路阻抗角，需要预先设定。

3、利用对侧的电压电流量以及差流进行第二轮故障测距计算第二轮测距计算的计算公式为：

（式2）

其中：

Len_n是根据对端电压电流以及差流计算出来的测距结果；

K,I_d，L_line，Z_line，

的含义同第一轮计算；

U_n指对侧电压的相量值，根据故障相别不一样，选取不一样。若为单相故障，则选择对应相的相电压；若为两相故障，则选择对应两相的线电压；若为三相故障，则选择nU_bc；

I_n指对侧电流的相量值，根据故障相别不一样，选取不一样。若为单相故障，则选择对应相的相电流；若为两相故障，则选择对应两相的线电流；若为三相故障，则选择nI_bc；

I_n0为对侧零序电流的相量值，若为相间故障或者三相故障时，按照0处理；

4、将步骤2和步骤3得到的故障测距结果进行加权平均，完成第三轮故障测距计算。

根据故障相电流的大小，对前两轮计算的测距结果进行加权平均，得到最终的故障测距结果：

如果对侧故障电流I_n小于0.06倍额定电流，最终故障测距结果：

                   Len=Len_m

如果本侧故障电流I_m小于0.06倍额定电流，最终故障测距结果：

                   Len=L_line-Len_n

如果对侧故障电流I_n、本侧故障电流I_m都大于0.06倍额定电流，最终故障测距结果：

$\mathrm{Len}=\frac{{\mathrm{Len}}_m}{{\mathrm{Len}}_m+{\mathrm{Len}}_n}*L_{\mathrm{line}}$

实践证明进行了加权平均计算的故障测距结果可以达到1%的精度。

附图说明

图1为实现本发明的一套线路保护系统示意图；

图2为实现本发明的线路保护双端测距方法的流程图。

具体实施方式

本发明提出来的线路保护双端测距的方法可以用于线路差动中，具体实现不指定特定的中央处理器单元，不指定线路保护两端间的通信方式，也不指定该方案实现的程序设计语言。介绍我们已经实现了该方法的线路保护装置，包括硬件配置和软件流程。

线路保护系统如图1所示，包括中央处理单元模块、电源模块、输出阵列、光纤接口等模块。

本发明所提出的方法主要体现于运行在中央处理单元的DSP内部的软件上，软件的流程框图如图2所示。

本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解，但上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种线路保护双端测距的方法，其特征在于：线路故障发生后，故障测距包含以下步骤，

第一步，利用本侧的电流、电压以及差流进行故障测距计算；

第二步，利用对侧的电流、电压以及差流进行故障测距计算；

第三步，根据前两步的故障测距计算的测距结果进行比较，并进行加权平均计算，得到最终故障测距结果。

2.根据权利要求1所述的线路保护双端测距的方法，其特征在于：第一步中测距计算公式为：

（式1）

其中：

Len_m是根据本侧电压、电流以及差流计算出来的测距结果；

指取向量X的虚部；

U_m指本侧电压的相量值；

I_m指本侧电流的相量值；

I_d指差电流的相量值；

K为预先设定的零序补偿系数；

I_m0为本侧零序电流的相量值；

L_line为预先设定的线路总长度；

Z_line为预先设定的线路全长总阻抗；

为线路阻抗角，需要预先设定。

3.根据权利要求2所述的线路保护双端测距的方法，其特征在于：第二步中测距计算公式为：

（式2）

其中：

Len_n是根据对侧电压、电流以及差流计算出来的测距结果；

指取向量X的虚部；

U_n指对侧电压的相量值；

I_n指对侧电流的相量值；

I_n0为对侧零序电流的相量值；

I_d、K、L_line、Z_line、

的含义与第一步中相同。

4.根据权利要求3所述的线路保护双端测距的方法，其特征在于：第三步中的得到最终故障测距结果Len的比较、加权平均的步骤包括：

如果对侧电流I_N小于0.06倍额定电流，最终故障测距结果为：

                 Len=Len_m；

如果本侧电流I_M小于0.06倍额定电流，最终故障测距结果为：

                 Len=L_line-Len_n；

如果对侧电流I_N、本侧电流I_M都大于0.06倍额定电流，最终故障测距结果为：

$\mathrm{Len}=\frac{{\mathrm{Len}}_m}{{\mathrm{Len}}_m+{\mathrm{Len}}_n}*L_{\mathrm{line}}.$

5.根据权利要求1所述的线路保护双端测距的方法，其特征在于：线路故障发生后，通过光纤将对侧的交流量传递到本侧，任何一侧都可以得到本次故障之后的本侧、对侧的相电压和相电流。

6.根据权利要求5所述的线路保护双端测距的方法，其特征在于：根据本侧、对侧的相电压和相电流计算出本侧零序电压、本侧零序电流、对侧零序电压、对侧零序电流和各相差流。

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