CN103176032A - 一种特高压交流输电线路单相接地故障点电压测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高压交流输电线路单相接地故障点电压测量方法。本发明方法采用长线方程描述特高压交流输电线路电压、电流传输的物理特性，利用特高压交流输电线路保护安装处的故障相负序电流相角估算特高压交流输电线路单相接地故障点电压相角，根据特高压交流输电线路沿线电压降落与故障距离呈双曲正切函数关系计算特高压交流输电线路单相接地故障点电压。本发明方法采用长线方程和单端故障相电气量实现了特高压交流输电线路单相接地故障点电压的精确测量，测量结果不受分布电容、过渡电阻、故障位置和负荷电流的影响，具有很高的测量精度。

Description

一种特高压交流输电线路单相接地故障点电压测量方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种特高压交流输电线路单相接地故障点电压测量方法。

背景技术

通过对特高压交流输电线路单相接地故障点电压的实时测量，有利于及时掌握单相接地故障对特高压交流输电线路热稳定和动稳定的影响情况，为确保特高压交流输电线路安全和电网稳定提供可靠的决策依据。

通过对特高压交流输电线路单相接地故障点电压的实时测量，可根据单相接地故障点电压幅值大小情况对特高压交流输电线路低中高电阻接地故障类型进行在线诊断，为特高压交流输电线路故障巡线提供参考依据，为排除故障和恢复供电赢得宝贵时间。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种特高压交流输电线路单相接地故障点电压测量方法。本发明方法采用长线方程描述特高压交流输电线路电压、电流传输的物理特性，利用特高压交流输电线路保护安装处的故障相负序电流相角估算特高压交流输电线路单相接地故障点电压相角，根据特高压交流输电线路沿线电压降落与故障距离呈双曲正切函数关系计算特高压交流输电线路单相接地故障点电压，测量结果不受分布电容、过渡电阻、故障位置和负荷电流的影响，具有很高的测量精度。

一种特高压交流输电线路单相接地故障点电压测量方法，包括以下步骤：

（1）保护装置的数据采集系统测量特高压交流输电线路保护安装处的故障相电压、故障相电流

、故障相负序电流和零序电流

；其中，φ=A、B、C相。

（2）保护装置的数据采集系统将其测量到特高压交流输电线路保护安装处的故障相电气量传送给保护装置的数据处理系统，保护装置的数据处理系统利用特高压交流输电线路保护安装处的故障相电气量计算特高压交流输电线路单相接地故障点电压：

${\stackrel{.}{U}}_f=\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})-\mathrm{Im}\left({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\cos (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})}{\cos \mathrm{\α}\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})-\cos (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})\sin \mathrm{\α}}(\cos \mathrm{\α}+j\sin \mathrm{\α})$

其中，φ=A、B、C相；l_set为保护整定范围；Z₀为特高压交流输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗；γ₁、γ₀分别为特高压交流输电线路正序、零序传播系数；Z_c1、Z_c0分别为特高压交流输电线路正序、零序波阻抗；

为故障相电压；

为故障相电流；；β=Arg(Z_c1th(γ₁l_set))； 为故障相负序电流；

为零序电流； $\mathrm{\θ}=\mathrm{Arg}({\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\φ}}+(\frac{Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)+Z_{c0}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)-Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}{Z_{c1}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}-1){\stackrel{.}{I}}_0)$ ；ch(.)为双曲余弦函数，sh(.)为双曲正弦函数，th(.)为双曲正切函数。

综上所述，本发明相比现有技术具有如下优点：

本发明方法采用长线方程描述特高压交流输电线路电压、电流传输的物理特性，利用特高压交流输电线路保护安装处的故障相负序电流相角估算特高压交流输电线路单相接地故障点电压相角，根据特高压交流输电线路沿线电压降落与故障距离呈双曲正切函数关系计算特高压交流输电线路单相接地故障点电压，测量结果不受分布电容、过渡电阻、故障位置和负荷电流的影响，具有很高的测量精度。

附图说明

图1为应用本发明的特高压交流输电线路的输电系统示意图。

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，特高压交流输电线路发生单相接地故障后，保护装置的数据采集系统测量特高压交流输电线路保护安装处的故障相电压

、故障相电流

、故障相负序电流

和零序电流

；其中，φ=A、B、C相。

保护装置的数据采集系统将其测量到特高压交流输电线路保护安装处的单相接地故障相电气量传送给保护装置的数据处理系统。

保护装置的数据处理系统利用其接收到的特高压交流输电线路保护安装处的故障相电气量计算特高压交流输电线路单相接地故障点电压：

${\stackrel{.}{U}}_f=\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})-\mathrm{Im}\left({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\cos (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})}{\cos \mathrm{\α}\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})-\cos (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})\sin \mathrm{\α}}(\cos \mathrm{\α}+j\sin \mathrm{\α})$

其中，φ=A、B、C相；l_set为保护整定范围；Z₀为特高压交流输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗；γ₁、γ₀分别为特高压交流输电线路正序、零序传播系数；Z_c1、Z_c0分别为特高压交流输电线路正序、零序波阻抗；

为故障相电压；

为故障相电流；

；β=Arg(Z_c1th(γ₁l_set))；

为故障相负序电流；为零序电流； $\mathrm{\θ}=\mathrm{Arg}({\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\φ}}+(\frac{Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)+Z_{c0}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)-Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}{Z_{c1}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}-1){\stackrel{.}{I}}_0)$ ；ch(.)为双曲余弦函数，sh(.)为双曲正弦函数，th(.)为双曲正切函数。

本发明方法采用长线方程描述特高压交流输电线路电压、电流传输的物理特性，利用特高压交流输电线路保护安装处的故障相负序电流相角估算特高压交流输电线路单相接地故障点电压相角，根据特高压交流输电线路沿线电压降落与故障距离呈双曲正切函数关系计算特高压交流输电线路单相接地故障点电压，测量结果不受分布电容、过渡电阻、故障位置和负荷电流的影响，具有很高的测量精度。

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)

1.一种特高压交流输电线路单相接地故障点电压测量方法，包括如下步骤：

（1）保护装置的数据采集系统测量特高压交流输电线路保护安装处的故障相电压

、故障相电流

、故障相负序电流

和零序电流；其中，φ=A、B、C相，

（2）保护装置的数据采集系统将其测量到特高压交流输电线路保护安装处的故障相电气量传送给保护装置的数据处理系统，保护装置的数据处理系统利用特高压交流输电线路保护安装处的故障相电气量计算特高压交流输电线路单相接地故障点电压

：

${\stackrel{.}{U}}_f=\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})-\mathrm{Im}\left({\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\cos (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})}{\cos \mathrm{\α}\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})-\cos (\mathrm{\β}+\mathrm{\θ})\sin \mathrm{\α}}(\cos \mathrm{\α}+j\sin \mathrm{\α})$

其中，φ=A、B、C相；l_set为保护整定范围；Z₀为特高压交流输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗；γ₁、γ₀分别为特高压交流输电线路正序、零序传播系数；Z_c1、Z_c0分别为特高压交流输电线路正序、零序波阻抗；

为故障相电压；

为故障相电流；

；β=Arg(Z_c1th(γ₁l_set))； 

为故障相负序电流；

为零序电流； $\mathrm{\θ}=\mathrm{Arg}({\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\φ}}+(\frac{Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)+Z_{c0}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)-Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}{Z_{c1}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}-1){\stackrel{.}{I}}_0)$ ；ch(.)为双曲余弦函数，sh(.)为双曲正弦函数，th(.)为双曲正切函数。

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