CN103245886A - 一种线路中间安装串联补偿电容装置的故障定位方法 - Google Patents

一种线路中间安装串联补偿电容装置的故障定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种线路中间安装串联补偿电容装置的故障定位方法。该方法首先测量线路两端电气量，利用一端电气量计算故障位置识别判据，根据故障位置识别判据落在不同的角度区间判断故障点与串联补偿电容装置安装点的相对位置；根据故障点与串联补偿电容装置安装点相对位置的判别结果选取单端电气量，从被选取母线端保护安装处开始，依次计算线路上每一点的定位判据角度直至串联补偿电容装置安装点；从而判断故障点的具体位置。本发明方法定位精度不受串联补偿电容装置导通与否、过渡电阻大小、故障发生时刻和故障类型的影响，具有很强的实用价值。

Description

一种线路中间安装串联补偿电容装置的故障定位方法
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线路中间安装串联补偿电容装置的故障定位方法。
背景技术
高/超高压远距离输电线路常采用串联补偿电容装置补偿输电线路电感分量，缩短电气距离，提高输电容量和电力系统暂态、静态稳定，还可以起到优化电力系统潮流分布和降低电力系统损耗等作用。串联补偿电容装置过电压保护常采用具有非线性伏安特性的MOV，MOV的存在使得故障点与串联补偿电容装置安装点的相对位置难以确定，增加了故障定位难度。
中间安装串联补偿电容装置线路的故障定位方法主要分为单端测距方法和双端测距方法。由于串联补偿电容装置改变了线路参数均匀性，单端故障测距方法应用于中间安装串联补偿电容装置线路的故障定位存在原理缺陷，难以克服系统运行方式和过渡电阻等因素影响，容易误判故障点与串联补偿电容装置安装点的相对位置，从而导致测距失败。为了克服单端测距方法难以应用于中间安装串联补偿电容装置线路的故障定位，国内许多学者就中间安装串联补偿电容装置线路双端故障测距方法进行了研究。陈允平、肖文峰和龚庆武等发表的《一种基于微分方程法的串补线路精确故障测距算法》分别假定故障点在串补电容装置安装点的两侧，通过计算得到两个故障定位解，然后通过辨别故障定位解的真伪求其故障点。该方法需要用最小二乘法优化故障定位解，计算量大，且进行故障定位解辨别容易造成选取伪根为真解，定位结果可靠性不足。韩彦华和施围发表的《串补输电线路的精确故障定位算法》需要考虑线路故障后串联补偿电容装置是否导通，定位算法中引入了串联补偿电容模型，定位算法复杂，难以微机代码实现，实际应用存在困难。陈铮、董新洲和罗承沐发表的《带串联电容补偿装置的高压输电线路双端故障测距方法》对串联电容补偿装置采用指数模型，MOV两边的电压降采用拟牛顿法求解，然后采用分布参数研究双端故障测距方法。该方法应用中依然需要考虑串联补偿电容装置是否导通，算法中需要用到串联补偿电容装置指数模型，MOV两边的电压降采用拟牛顿法求解，算法原理过于复杂难以实现，求解故障点时需要通过辨别故障定位解的真伪求取故障点，受串联补偿电容装置的影响容易选取伪根为定位结果，定位结果可靠性不足。因此，研究一种不受串联补偿电容装置导通与否的中间安装串联补偿电容装置线路的故障定位方法具有很强的工程实际意义。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种线路中间安装串联补偿电容装置的故障定位方法。
本发明采用如下技术方案：
一种线路中间安装串联补偿电容装置的故障定位方法，其要点在于，包括如下步骤：
（1）提供一种故障测距装置，其计算若
Figure BDA00003174181200022
位于（250°，270°），则判断故障点位于串联补偿电容装置安装点与m变电站之间的线路段；若
Figure BDA00003174181200023
位于（-90°，90°），则判断故障点位于串联补偿电容装置安装点与n变电站之间的线路段；其中，z1为单位长度输电线路正序阻抗，lcm为串联补偿电容装置安装点到m变电站的距离；单相接地故障时，
Figure BDA00003174181200024
为m变电站保护安装处故障相电压，
Figure BDA00003174181200025
Figure BDA00003174181200026
分别为m变电站保护安装处故障相电流和零序电流，k为线路零序补偿系数，
Figure BDA00003174181200027
为故障相：A、B、C相；两相短路时，
Figure BDA00003174181200028
分别为m变电站保护安装处两故障相的相间电压和相间电流；三相短路时，
Figure BDA00003174181200029
分别为m变电站保护安装处任意两相的相间电压和相间电流；
（2）故障测距装置选取故障距离初始值为lf，以步长△l逐次增加，依次计算x变电站至串联补偿电容装置安装点之间线路段上每一点的
Figure BDA00003174181200031
选取满足
Figure BDA00003174181200032
且
Figure BDA00003174181200033
的lf点计算故障距离为lf-0.5*△l；
其中，若故障点位于串联补偿电容装置安装点与m变电站之间的线路段时，x变电站为m变电站，
Figure BDA00003174181200034
Figure BDA00003174181200035
若故障点位于串联补偿电容装置安装点与n变电站之间的线路段时，x变电站为n变电站，
Figure BDA00003174181200036
Figure BDA00003174181200037
单相接地故障时，
Figure BDA00003174181200038
为m变电站保护安装处故障相电压，
Figure BDA00003174181200039
为n变电站保护安装处故障相电压，
Figure BDA000031741812000310
Figure BDA000031741812000311
Figure BDA000031741812000312
Figure BDA000031741812000313
分别为m变电站保护安装处故障相电流和零序电流，
Figure BDA000031741812000314
分别为n变电站保护安装处故障相电流和零序电流，k为线路零序补偿系数，
Figure BDA000031741812000315
为故障相：A、B、C相；
两相短路时，
Figure BDA000031741812000316
m变电站保护安装处两故障相的相间电压，
Figure BDA000031741812000317
为n变电站保护安装处两故障相的相间电压，
Figure BDA000031741812000318
Figure BDA000031741812000319
为m变电站保护安装处两故障相的相间电流，
Figure BDA000031741812000320
为n变电站保护安装处两故障相的相间电流；三相短路时，
Figure BDA000031741812000321
为m变电站保护安装处任意两相的相间电压，为n变电站保护安装处任意两相的相间电压，
Figure BDA000031741812000324
为m变电站保护安装处任意两相的相间电流，
Figure BDA000031741812000325
为n变电站保护安装处任意两相的相间电流。
本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：
本发明方法根据故障位置识别判据落在不同的角度区间正确可靠判断故障点与串联补偿电容装置安装点的相对位置。本发明方法根据故障点与串联补偿电容装置安装点相对位置的判别结果选取单端电气量对线路故障进行准确定位，定位精度不受串联补偿电容装置导通与否、过渡电阻大小、故障发生时刻和故障类型的影响。
附图说明
图1为应用本发明方法的中间安装串联补偿电容装置线路故障示意图。
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为应用本发明方法的中间安装串联补偿电容装置线路故障示意图。本实施例分别测量m变电站保护安装处和n变电站保护安装处的故障相电气量。对于不同故障类型，测量的故障相电气量具体如下：单相接地故障时，为m变电站保护安装处故障相电压，
Figure BDA00003174181200042
分别为m变电站保护安装处故障相电流和零序电流；
Figure BDA00003174181200044
为n变电站保护安装处故障相电压，
Figure BDA00003174181200045
Figure BDA00003174181200046
分别为n变电站保护安装处故障相电流和零序电流，k为线路零序补偿系数，
Figure BDA00003174181200047
为故障相：A、B、C相；两相短路时，分别为m变电站保护安装处两故障相的相间电压和相间电流，
Figure BDA00003174181200049
分别为n变电站保护安装处两故障相的相间电压和相间电流；三相短路时，
Figure BDA000031741812000410
分别为m变电站保护安装处任意两相的相间电压和相间电流，
Figure BDA000031741812000411
分别为n变电站保护安装处任意两相的相间电压和相间电流。
若故障点位于串联补偿电容装置安装点与m变电站之间的线路段，则
Figure BDA000031741812000412
Figure BDA000031741812000413
其中，lmf为故障点f距m变电站保护安装处的距离,z1为单位长度输电线路正序阻抗，lcm为串联补偿电容装置安装点到m变电站保护安装处的距离。
若故障点位于串联补偿电容装置安装点与n变电站之间的线路段且串联补偿电容没有导通，其中，Zc为串联补偿电容装置的电容，lmf为故障点f距m变电站保护安装处的距离。
若故障点位于串联补偿电容装置安装点与n变电站之间的线路段且串联补偿电容被导通，
Figure BDA000031741812000415
其中，lmf为故障点f距m变电站保护安装处的距离。
因此，根据故障位置识别判据判别故障位置与串联补偿电容装置安装点的相对位置如下：
（I）若
Figure BDA00003174181200051
位于（250°270°），则故障点f位于串联补偿电容装置安装点与m变电站之间的线路段；
（II）若
Figure BDA00003174181200052
位于（-90°90°），则故障点f位于串联补偿电容装置安装点与n变电站之间的线路段。
若故障点f位于串联补偿电容装置安装点与m变电站之间的线路段，则采用如下步骤搜索故障位置：
（1）故障距离初始值取为lf，以步长△l逐次增加，依次计算m变电站至串联补偿电容装置安装点之间线路段上每一点的
Figure BDA00003174181200053
其中，单相接地故障时，
Figure BDA00003174181200054
为m变电站保护安装处故障相电压，
Figure BDA00003174181200055
为故障相：A、B、C相，
Figure BDA00003174181200057
为m变电站保护安装处故障相电流，
Figure BDA00003174181200058
为n变电站保护安装处故障相电流，
Figure BDA000031741812000510
为m变电站保护安装处零序电流，k为线路零序补偿系数；两相短路时，
Figure BDA000031741812000511
Figure BDA000031741812000512
为m变电站保护安装处两故障相的相间电流，
Figure BDA000031741812000513
为n变电站保护安装处两故障相的相间电流，为m变电站保护安装处两故障相的相间电压；三相短路时，
Figure BDA000031741812000515
Figure BDA000031741812000516
为m变电站保护安装处任意两相的相间电流，
Figure BDA000031741812000517
为n变电站保护安装处任意两相的相间电流，
Figure BDA000031741812000518
为m变电站保护安装处任意两相的相间电压。
（2）选取lf点处的
Figure BDA000031741812000519
位于（0°180°）和lf-△l点处的
Figure BDA000031741812000520
位于（-180°0°），则故障点f到m变电站保护安装处的故障距离为lf-0.5*△l。
若故障点f位于串联补偿电容装置安装点与n变电站之间的线路段，则采用如下步骤搜索故障位置：
（I）故障距离初始值取为lf，以步长△l逐次增加，依次计算n变电站至串联补偿电容装置安装点之间线路段上每一点的
Figure BDA00003174181200061
其中，单相接地故障时，
Figure BDA00003174181200062
为n变电站保护安装处故障相电压，
Figure BDA00003174181200063
为故障相：A、B、C相，
Figure BDA00003174181200065
为m变电站保护安装处故障相电流，
Figure BDA00003174181200066
为n变电站保护安装处故障相电流，
Figure BDA00003174181200067
Figure BDA00003174181200068
为n变电站保护安装处零序电流，k为线路零序补偿系数；两相短路时，
Figure BDA00003174181200069
Figure BDA000031741812000610
为m变电站保护安装处两故障相的相间电流，
Figure BDA000031741812000611
为n变电站保护安装处两故障相的相间电流，
Figure BDA000031741812000612
为n变电站保护安装处两故障相的相间电压；三相短路时，
Figure BDA000031741812000613
Figure BDA000031741812000614
为m变电站保护安装处任意两相的相间电流，
Figure BDA000031741812000615
为n变电站保护安装处任意两相的相间电流，为n变电站保护安装处任意两相的相间电压。
（II）选取lf点处的位于（0°180°）和lf-△l点处的
Figure BDA000031741812000618
位于（-180°0°），则故障点f到n变电站保护安装处的故障距离为lf-0.5*△l。
本发明方法根据故障位置识别判据落在不同的角度区间正确可靠判断故障点与串联补偿电容装置安装点的相对位置。本发明方法根据故障点与串联补偿电容装置安装点相对位置的判别结果选取单端电气量对线路故障进行准确定位，定位精度不受串联补偿电容装置导通与否、过渡电阻大小、故障发生时刻和故障类型的影响。
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)

1.一种线路中间安装串联补偿电容装置的故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）提供一种故障测距装置，其计算
Figure FDA00003174181100011
若
Figure FDA00003174181100012
位于（250°，270°），则判断故障点位于串联补偿电容装置安装点与m变电站之间的线路段；若
Figure FDA00003174181100013
位于（-90°，90°），则判断故障点位于串联补偿电容装置安装点与n变电站之间的线路段；其中，z1为单位长度输电线路正序阻抗，lcm为串联补偿电容装置安装点到m变电站的距离；单相接地故障时，
Figure FDA00003174181100014
为m变电站保护安装处故障相电压，
Figure FDA00003174181100015
Figure FDA00003174181100016
分别为m变电站保护安装处故障相电流和零序电流，k为线路零序补偿系数，
Figure FDA00003174181100017
为故障相：A、B、C相；两相短路时，
Figure FDA00003174181100018
分别为m变电站保护安装处两故障相的相间电压和相间电流；三相短路时，分别为m变电站保护安装处任意两相的相间电压和相
（2）故障测距装置选取故障距离初始值为lf，以步长△l逐次增加，依次计算x变电站至为lf-0.5*△l；其中，若故障点位于串联补偿电容装置安装点与m变电站之间的线路段时，x变电站为m变电站，
Figure FDA000031741811000111
若故障点位于串联补偿电容装置安装点与n变电站之间的线路段时，x变电站为n变电站，
Figure FDA000031741811000112
单相接地故障时，
Figure FDA000031741811000113
为m变电站保护安装处故障相电压，
Figure FDA000031741811000114
为n变电站保护安装处故障相电压，
Figure FDA000031741811000115
Figure FDA000031741811000116
分别为m变电站保护安装处故障相电流和零序电流，
Figure FDA000031741811000117
分别为n变电站保护安装处故障相电流和零序电流，k为线路零序补偿系数，为故障相：A、B、C相；两相短路时，
Figure FDA000031741811000119
为m变电站保护安装处两故障相的相间电压，为n变电站保护安装处两故障相的相间电压，
Figure FDA000031741811000121
为m变电站保护安装处两故障相的相间电流，
Figure FDA000031741811000122
为n变电站保护安装处两故障相的相间电流；三相短路时，
Figure FDA000031741811000123
为m变电站保护安装处任意两相的相间电压，为n变电站保护安装处任意两相的相间电压，
Figure FDA000031741811000125
为m变电站保护安装处任意两相的相间电流，
Figure FDA000031741811000126
为n变电站保护安装处任意两相的相间电流。
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