CN103207305B - 一种输电线路相间短路故障点电压暂态值测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路相间短路故障点电压暂态值测量方法。本发明方法通过对微分方程进行差分离散处理，利用三个相邻采样时刻的故障相间电气量实时计算输电线路相间短路故障点电压暂态值。本发明方法实现了输电线路相间短路故障点电压暂态值的精确测量，有利于及时掌握相间短路故障对输电线路热稳定和动稳定的影响情况，为确保输电线路安全和电网稳定提供可靠的决策依据。<!--1-->

Description

一种输电线路相间短路故障点电压暂态值测量方法

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，具体地说是涉及一种输电线路相间短路故障点电压暂态值测量方法。

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。通过对输电线路相间短路故障点电压暂态过程的实时监测，有利于及时掌握相间短路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，提供一种输电线路相间短路故障点电压暂态值测量方法。本发明方法通过对微分方程进行差分离散处理，利用三个相邻采样时刻的故障相间电气量实时计算输电线路相间短路故障点电压暂态值，实现了输电线路相间短路故障点电压暂态值的精确测量，有利于及时掌握相间短路故障对输电线路热稳定和动稳定的影响情况，为确保输电线路安全和电网稳定提供可靠的决策依据。上述式中，u为故障相间电压；u_f为相间短路故障点电压；x为故障距离；i为故障相间电流；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

（1）监测装置实时采集输电线路电压互感器安装处的各采样时刻的故障相间电压采样值，实时采集输电线路电流互感器安装处的故障相间电流采样值和故障相间负序电流采样值。

（2）利用输电线路电压互感器安装处的各采样时刻的故障相间电压采样值和输电线路电流互感器安装处的故障相间电流采样值和故障相间负序电流采样值计算t采样时刻的输电线路相间短路故障点电压暂态值u_f(t)：

$u_f\left(t\right)=\frac{u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)\left[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}{+r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})\right]-u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})\left[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}{+r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)\right]}{[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})]i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}\left(t\right)-[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)]i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}\left(t\right)$

其中，u_φφ(t)、u_φφ(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相间电压采样值；i_φφ2(t)、i_φφ2(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相间负序电流采样值；i_φφ(t)、i_φφ(t-Δt)、i_φφ(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的故障相间电流采样值；Δt为采样间隔时间；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻；φφ=AB、BC、CA相。

本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

本发明方法通过对微分方程进行差分离散处理，利用三个相邻采样时刻的故障相间电气量实时计算输电线路相间短路故障点电压暂态值，实现了输电线路相间短路故障点电压暂态值的精确测量，有利于及时掌握相间短路故障对输电线路热稳定和动稳定的影响情况，为确保输电线路安全和电网稳定提供可靠的决策依据。

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

下面结合实施例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安装处的各采样时刻的故障相间电压采样值，实时采集输电线路电流互感器安装处的故障相间电流采样值和故障相间负序电流采样值。

输电线路发生相间短路故障后，t采样时刻故障相间相电气量满足

$u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)=u_f\left(t\right)+{\mathrm{xl}}_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+x{r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)---\left(1\right)$

t-Δt采样时刻故障相间相电气量满足

$u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})=u_f(t-\mathrm{\&Delta;t})+{\mathrm{xl}}_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+x{r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})---\left(2\right)$

其中，u_φφ(t)、u_φφ(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相间电压采样值；i_φφ(t)、i_φφ(t-Δt)、i_φφ(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的故障相间电流采样值；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；φφ=AB、BC、CA相；u_f(t)、u_f(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的相间短路故障点电压暂态值；x为故障距离。

由于电阻性短路故障，相间短路故障点电压与输电线路电流互感器安装处的故障相间负序电流同相位，因此，式（1）和式（2）可分别转换为式（3）和式（4）。

$u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)={\mathrm{ki}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}\left(t\right)+{\mathrm{xl}}_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+x{r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)---\left(3\right)$

$u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})={\mathrm{ki}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})+{\mathrm{xl}}_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+x{r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})---\left(4\right)$

其中，i_φφ2(t)、i_φφ2(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相间负序电流采样值；k为比例系数。

由式（3）和式（4）联立得到比例系数k：

$k=\frac{u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)\left[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}{+r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})\right]-u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})\left[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}{+r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)\right]}{[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})]i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}\left(t\right)-[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)]i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})}$

利用比例系数和各采样时刻的故障相间负序电流采样值计算得到各采样时刻的相间短路故障点电压暂态值u_f(t)：

$u_f\left(t\right)=\frac{u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)\left[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}{+r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})\right]-u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})\left[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}{+r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)\right]}{[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})]i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}\left(t\right)-[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)]i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}\left(t\right)$

本发明方法通过对微分方程进行差分离散处理，利用三个相邻采样时刻的故障相间电气量实时计算输电线路相间短路故障点电压暂态值，实现了输电线路相间短路故障点电压暂态值的精确测量，有利于及时掌握相间短路故障对输电线路热稳定和动稳定的影响情况，为确保输电线路安全和电网稳定提供可靠的决策依据。

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)

1.一种输电线路相间短路故障点电压暂态值测量方法，包括以下步骤：

（1）监测装置实时采集输电线路电压互感器安装处的各采样时刻的故障相间电压采样值，实时采集输电线路电流互感器安装处的故障相间电流采样值和故障相间负序电流采样值，

（2）利用输电线路电压互感器安装处的各采样时刻的故障相间电压采样值和输电线路电流互感器安装处的故障相间电流采样值和故障相间负序电流采样值计算t采样时刻的输电线路相间短路故障点电压暂态值u_f(t)：

$u_f\left(t\right)=\frac{u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)\left[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}{+r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})\right]-u_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})\left[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}{+r}_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)\right]}{[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-2\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})]i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}\left(t\right)-[l_1\frac{i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)-i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{\mathrm{\&Delta;t}}+r_1{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}\left(t\right)]i_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}(t-\mathrm{\&Delta;t})}{i}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}\left(t\right)$

其中，u_φφ(t)、u_φφ(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相间电压采样值；i_φφ1(t)、i_φφ1(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的故障相间负序电流采样值；i_φφ(t)、i_φφ(t-Δt)、i_φφ(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的故障相间电流采样值；Δt为采样间隔时间；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻；φφ=AB、BC、CA相。