CN103149411B - 一种输电线路接地故障点电压暂态值提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路接地故障点电压暂态值提取方法。本发明方法通过线路故障安全监测装置实时采集输电线路电压互感器和电流互感器安装处的各采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零序电流采样值，对微分方程 进行差分离散处理，利用三个相邻采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零序电流采样值直接计算得到各采样时刻的接地故障点电压暂态值；其中，k₁、k₂分别为输电线路电感零序补偿系数、电阻补偿系数。本发明方法利用三个相邻采样时刻的接地故障相电气量瞬时值实现接地故障点电压暂态值的精确计算，适用于线路故障暂态过程的安全监测。

Description

一种输电线路接地故障点电压暂态值提取方法

技术领域

本发明涉及电力系统暂态过程安全监测技术领域，特别是一种输电线路接地故障点电压暂态值提取方法。

背景技术

输电线路负责承担电能输送和分配任务，是电网的重要组成部分，其安全可靠运行与否对整个电网的安全稳定具有十分重要的意义。通过对输电线路接地故障处的接地故障点电压暂态过程的实时监测，有利于及时掌握接地故障对输电线路热稳定和动稳定的影响情况，为确保线路安全和电网稳定提供可靠的决策依据。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种输电线路接地故障点电压暂态值提取方法。本发明方法利用三个相邻采样时刻的接地故障相电气量瞬时值实现接地故障点电压暂态值的精确计算，适用于线路故障暂态过程的安全监测。

一种输电线路接地故障点电压暂态值提取方法，其步骤如下：

监测装置实时采集输电线路电压互感器和电流互感器安装处的各采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零序电流采样值。计算t采样时刻的接地故障点电压暂态值u_f(t)：

$u_f\left(t\right)=\frac{u\left(t\right)[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]-u(t-\mathrm{\Δt})[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]}{i_2\left(t\right)[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]-i_2(t-\mathrm{\Δt})[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]}{i}_2\left(t\right)$

其中，i_set1(t)＝i(t)+k₁i₀(t)；i_set1(t-Δt)＝i(t-Δt)+k₁i₀(t-Δt)；i_set1(t-2Δt)＝i(t-2Δt)+k₁i₀(t-2Δt)；i_set2(t)＝i(t)+k₂i₀(t)；i_set2(t-Δt)＝i(t-Δt)+k₂i₀(t-Δt)；u(t)、u(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相电压采样值；i₂(t)、i₂(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相负序电流采样值；i(t)、i(t-Δt)、i(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的接地故障相电流采样值；i₀(t)、i₀(t-Δt)、i₀(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的零序电流采样值；Δt为采样间隔；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻；l₀、r₀分别为单位长度输电线路零序电感、零序电阻。

本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

本发明方法利用三个相邻采样时刻的接地故障相电气量瞬时值实现接地故障点电压暂态值的精确计算，适用于线路故障暂态过程的安全监测。

附图说明

图1为应用本发明的线路输电系统示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

如图1监测装置实时采集输电线路电压互感器和电流互感器安装处的各采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零序电流采样值。

输电线路单相接地故障后，t采样时刻接地故障相电气量满足

$u\left(t\right)=u_f\left(t\right)+x{l}_1\frac{i\left(t\right)+k_1{i}_0\left(t\right)-i(t-\mathrm{\Δt})-k_1{i}_0(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+x{r}_1[i\left(t\right)+k_2{i}_0\left(t\right)]---\left(1\right)$

t-Δt采样时刻接地故障相电气量满足

$u(t-\mathrm{\Δt})=u_f(t-\mathrm{\Δt})+x{l}_1\frac{i(t-\mathrm{\Δt})+k_1{i}_0(t-\mathrm{\Δt})-i(t-2\mathrm{\Δt})-k_1{i}_0(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+x{r}_1[i(t-\mathrm{\Δt})+k_2{i}_0(t-\mathrm{\Δt})]---\left(2\right)$

其中，u(t)、u(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相电压采样值；i(t)、i(t-Δt)、i(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的接地故障相电流采样值；i₀(t)、i₀(t-Δt)、i₀(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的零序电流采样值；Δt为采样间隔；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻；l₀、r₀分别为单位长度输电线路零序电感、零序电阻；u_f(t)、u_f(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障点电压暂态值。

由于电阻性接地故障，接地故障点电压与保护安装处的接地故障相负序电流同相位，因此，式(1)和式(2)可转换为式(3)和式(4)。

$u\left(t\right)={\mathrm{ki}}_2\left(t\right)+x{l}_1\frac{i\left(t\right)+k_1{i}_0\left(t\right)-i(t-\mathrm{\Δt})-k_1{i}_0(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+x{r}_1[i\left(t\right)+k_2{i}_0\left(t\right)]---\left(3\right)$

$u(t-\mathrm{\Δt})={\mathrm{ki}}_2(t-\mathrm{\Δt})+x{l}_1\frac{i(t-\mathrm{\Δt})+k_1{i}_0(t-\mathrm{\Δt})-i(t-2\mathrm{\Δt})-k_1{i}_0(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+x{r}_1[i(t-\mathrm{\Δt})+k_2{i}_0(t-\mathrm{\Δt})]---\left(4\right)$

其中，i₂(t)、i₂(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相负序电流采样值；k为比例系数。

由式(3)和式(4)联立得到比例系数k：

$k=\frac{u\left(t\right)[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]-u(t-\mathrm{\Δt})[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]}{i_2\left(t\right)[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]-i_2(t-\mathrm{\Δt})[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]}$

利用比例系数和各采样时刻的接地故障相负序电流采样值计算得到各采样时刻的接地故障点电压暂态值u_f(t)：

$u_f\left(t\right)=\frac{u\left(t\right)[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]-u(t-\mathrm{\Δt})[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]}{i_2\left(t\right)[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]-i_2(t-\mathrm{\Δt})[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]}{i}_2\left(t\right)$

其中，i_set1(t)＝i(t)+k₁i₀(t)；i_set1(t-Δt)＝i(t-Δt)+k₁i₀(t-Δt)；i_set1(t-2Δt)＝i(t-2Δt)+k₁i₀(t-2Δt)；i_set2(t)＝i(t)+k₂i₀(t)；i_set2(t-Δt)＝i(t-Δt)+k₂i₀(t-Δt)。

本发明方法利用三个相邻采样时刻的接地故障相电气量瞬时值实现接地故障点电压暂态值的精确计算，适用于线路故障暂态过程的安全监测。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种输电线路接地故障点电压暂态值提取方法，其特征在于，步骤如下：

监测装置实时采集输电线路电压互感器和电流互感器安装处的各采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零序电流采样值。计算t采样时刻的接地故障点电压暂态值u_f(t)：

$u_f\left(t\right)=\frac{u\left(t\right)[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]-u(t-\mathrm{\Δt})[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]}{i_2\left(t\right)[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]-i_2(t-\mathrm{\Δt})[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]}{i}_2\left(t\right)$

其中，i_set1(t)=i(t)+k₁i₀(t)；i_set1(t-Δt)=i(t-Δt)+k₁i₀(t-Δt)；i_set1(t-2Δt)=i(t-2Δt)+k₁i₀(t-2Δt)；i_set2(t)=i(t)+k₂i₀(t)；i_set2(t-Δt)=i(t-Δt)+k₂i₀(t-Δt)；；；u(t)、u(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相电压采样值；i₂(t)、i₂(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相负序电流采样值；i(t)、i(t-Δt)、i(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的接地故障相电流采样值；i₀(t)、i₀(t-Δt)、i₀(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的零序电流采样值；Δt为采样间隔；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻；l₀、r₀分别为单位长度输电线路零序电感、零序电阻。