CN103217628B - 一种输电线路相间短路故障单端测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路相间短路故障单端测距方法。本发明方法利用输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间电流和故障相间负序电流计算等效电阻，利用等效电阻乘以故障相间负序电流得到相间短路故障点电压，计算相间短路故障点电压与单位长度输电线路电压降的比值的实部得到因过渡电阻引起的附加故障距离，利用故障相间电压与单位长度输电线路电压降的比值的实部减去附加故障距离，得到输电线路保护安装处到相间短路故障点的故障距离。本发明方法克服了过渡电阻对输电线路相间短路故障单端测距精度的影响问题，具有很高的测距精度，测距原理简单，程序实现容易，且无需采用搜索算法直接计算故障距离，测距速度快，实时性强。<!--1-->

Description

一种输电线路相间短路故障单端测距方法

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输电线路相间短路故障单端测距方法。

背景技术

输电线路单端故障测距方法仅利用输电线路一端电气量进行故障定位，无须通讯和数据同步设备，运行费用低且算法稳定，在输电线路中获得广泛应用。

输电线路单端故障测距方法主要分为行波法和阻抗法。行波法利用故障暂态行波的传送性质进行单端故障测距，精度高，不受运行方式、过度电阻等影响，但对采样率要求很高，需要专门的录波装置，应用成本高。阻抗法利用故障后的电压、电流量计算故障回路阻抗，根据线路长度与阻抗成正比的特性进行单端故障测距，简单可靠，但测距精度受到过渡电阻影响严重，尤其当过渡电阻很大时，单端故障测距结果会严重偏离真实故障距离，甚至超出输电线路全长，使得单端故障测距结果失去参考价值，无法为电力系统故障巡线人员提供准确有效的故障位置信息，不利于故障位置迅速查找和故障快速排除。因此，研究一种不受过渡电阻影响的输电线路相间短路故障单端测距方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种不受过渡电阻影响、能精确测量故障距离的输电线路相间短路故障单端测距方法。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

（1）保护装置的数据采集系统对输电线路保护安装处的电压互感器PT的电压波形和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，并对其采样得到的电压、电流瞬时值利用傅里叶算法计算输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间电流和故障相间负序电流；其中，φφ=AB、BC、CA相；

（2）保护装置的数据采集系统将其测量到的输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间电流和故障相间负序电流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计算等效电阻；其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；为的虚部；为的虚部；

（3）保护装置的数据处理系统利用减去等效电阻k与的乘积得到输电线路保护安装处到相间短路故障点的故障距离x：

$x=\mathrm{Re}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}{z_1{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]-\frac{\mathrm{Re}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}}{z_1{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}{z_1{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]}{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}}{z_1{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]}$

其中，为的实部；为的实部。

本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

本发明方法利用输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间电流和故障相间负序电流计算等效电阻，利用等效电阻乘以故障相间负序电流得到相间短路故障点电压，计算相间短路故障点电压与单位长度输电线路电压降的比值的实部得到因过渡电阻引起的附加故障距离，利用故障相间电压与单位长度输电线路电压降的比值的实部减去附加故障距离，得到输电线路保护安装处到相间短路故障点的故障距离。本发明方法克服了过渡电阻对输电线路相间短路故障单端测距精度的影响问题，具有很高的测距精度，测距原理简单，程序实现容易，且无需采用搜索算法直接计算故障距离，测距速度快，实时性强。

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。

图1为应用本发明的线路输电系统示意图。图1中PT为电压互感器、CT为电流互感器。保护装置的数据采集系统对输电线路保护安装处的电压互感器PT的电压波形和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，并对其采样得到的电压、电流瞬时值利用傅里叶算法计算输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间电流和故障相间负序电流；其中，φφ=AB、BC、CA相。

保护装置的数据采集系统将其测量到的输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间电流和故障相间负序电流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计算等效电阻；其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；为的虚部；为的虚部；φφ=AB、BC、CA相。

保护装置的数据处理系统利用减去等效电阻k与的乘积得到输电线路保护安装处到相间短路故障点的故障距离x：

$x=\mathrm{Re}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}{z_1{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]-\frac{\mathrm{Re}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}}{z_1{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}{z_1{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]}{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}}{z_1{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]}$

其中，为的实部；为的实部。

本发明方法利用输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间电流和故障相间负序电流计算等效电阻，利用等效电阻乘以故障相间负序电流得到相间短路故障点电压，计算相间短路故障点电压与单位长度输电线路电压降的比值的实部得到因过渡电阻引起的附加故障距离，利用故障相间电压与单位长度输电线路电压降的比值的实部减去附加故障距离，得到输电线路保护安装处到相间短路故障点的故障距离。本发明方法克服了过渡电阻对输电线路相间短路故障单端测距精度的影响问题，具有很高的测距精度，测距原理简单，程序实现容易，且无需采用搜索算法直接计算故障距离，测距速度快，实时性强。

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单端测距方法，包括步骤：

(1)保护装置的数据采集系统对输电线路保护安装处的电压互感器PT的电压波形和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，并对其采样得到的电压、电流瞬时值利用傅里叶算法计算输电线路保护安装处的故障相间电压故障相间电流和故障相间负序电流其中，φφ＝AB、BC或CA，表示故障相为AB相、BC相或CA相中的一相，其特征在于：还包括步骤

(2)保护装置的数据采集系统将其测量到的输电线路保护安装处的故障相间电压故障相间电流和故障相间负序电流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计算等效电阻其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；为的虚部；为 $\frac{{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}}{z_1{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}$ 的虚部；

(3)保护装置的数据处理系统利用减去等效电阻k与的乘积得到输电线路保护安装处到相间短路故障点的故障距离x：

$x=\mathrm{Re}\left[\frac{{\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}{z_1{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]-\frac{\mathrm{Re}\left[\frac{{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}}{z_1{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}{z_1{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]}{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}}{z_1{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]}$

其中， $\mathrm{Re}\left[\frac{{\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}{z_1{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]$ 为 $\frac{{\stackrel{.}{U}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}{z_1{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}$ 的实部； $\mathrm{Re}\left[\frac{{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}}{z_1{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}\right]$ 为 $\frac{{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}2}}{z_1{\stackrel{.}{I}}_{\mathrm{\&phi;\&phi;}}}$ 的实部。