CN103558457B - 平行线路单相接地故障阻抗的计算方法 - Google Patents

Abstract

一种平行线路单相接地故障阻抗的计算方法，包括以下步骤：①距故障点最近的线路两端保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值，再通过傅氏算法求出②对于平行双回线路任意单相接地故障，有下式成立：③将（1）式写成实部和虚部形式： ；④由（2）、（3）式得到D的计算公式为：本发明只利用了平行线路中被保护线路单端的电压及电流，克服了平行线路零序互感的影响，极大地提高了平行线路距离保护的可靠性。

Description

平行线路单相接地故障阻抗的计算方法

技术领域：

本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及一种平行线路单相接地故障阻抗的计算方法。

背景技术：

输电线路是电力系统发电、输送电的基本设备，在电力系统中占有非常重要的地位。输电线路故障时，若不能及时切除或误切除，则对主系统影响较大，容易造成电网解列，以及变压器越级跳闸等重大事故。高压/超高压/特高压平行输电线路保护装置担负输送电的重要任务，是电力系统的重要枢纽。它们造价极为昂贵，一旦因故障而遭到损坏，检修难度大、时间长，对国民经济造成的直接和间接损失十分巨大。这样就对高压/超高压/特高压平行输电线路保护装置的选择性、快速性、可靠性、灵敏性提出了极高的要求。距离保护是根据测量阻抗的大小来反映故障点的远近，其性能基本上不受系统运行方式的影响，在复杂电网中都可以有选择性的切除故障，而且具有足够的灵敏性和快速性，所以距离保护一直是高压/超高压/特高压平行输电线路保护的主要保护方式。

在高压/超高压/特高压平行输电线路上，跨线路故障及平行线路间的零序互感对阻抗计算有很大的影响。传统的距离保护由于受到零序互感的影响其保护范围仅为平行线路长度的(40-60)％，由于平行线路的单相接地故障占到故障总数的80％以上，可以说单相接地故障的保护性能决定了平行线路距离保护的性能。

发明内容：

鉴于此，有必要设计一种能够克服零序互感影响的平行线路单相接地故障阻抗的计算方法。

一种平行线路单相接地故障阻抗的计算方法，包括以下步骤：

①距故障点最近的线路两端保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值，再通过傅氏算法求出U_LPφ、I_LPφ、I_LP0；

其中，L为平行双回线路的两个端侧M/N中的一个，

P为平行双回线路II/III中的故障回路，

Q为平行双回线路中故障相的相邻回路，

φ为故障相，

0表示零序；

②对于平行双回线路任意单相接地故障，有下式成立：

U_LPφ＝DZ₁(I_LPφ+3K₀I_LP0)+Z_L0I_LQ0

＝DZ₁(I_LPφ+3K₀I_LP0)+jkX_L0I_LP0； (1)

其中，1表示正序，

K₀为零序电流补偿系数，K₀＝(Z₀-Z₁)/3Z₁，

j表示虚数单位，

k＝I_LQ0/I_LP0，

Z为阻抗，Z＝R+jX，R为电阻，X为电抗；

Z₁为正序阻抗，Z₁＝R₁+jX₁；

Z₀为零序阻抗，Z₀＝R₀+jX₀；

Z_L0为两回线路间的零序阻抗，Z_L0＝R_L0+jX_L0,R_L0近似等于0，忽略不计。

③将(1)式写成实部和虚部形式：

其中，x表示实部，y表示虚部；

④由(2)、(3)式得到D的计算公式为：

本发明只利用了平行线路中被保护线路单端的电压及电流，克服了平行线路零序互感的影响，极大地提高了平行线路距离保护的可靠性。理论分析和仿真结果都显示本发明具有很高的实用性和计算精度。

附图说明：

附图1是平行线路单相接地故障阻抗的计算方法的电路连接图。

具体实施方式：

如图1所示，II、III为平行双回线路的两支，M、N为平行双回路的两端，M/N端装有保护装置，S1、S2为电压源，K为故障点，Rf为故障电阻，D表示从线路保护装置到故障点的百分数故障距离，0≤D≤1，TA、TV分别为电流互感器和电压互感器。

一种平行线路单相接地故障阻抗的计算方法，包括以下步骤：

①距故障点最近的线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值，再通过傅氏算法求出U_LPφ、I_LPφ、I_LP0；

其中，L为平行双回线路的两个端侧M/N中的一个，

P为平行双回线路II/III中的故障回路，

Q为平行双回线路中故障相的相邻回路，

φ为故障相，

0表示零序；

②对于平行双回线路任意单相接地故障，有下式成立：

U_LPφ＝DZ₁(I_LPφ+3K₀I_LP0)+Z_L0I_LQ0

＝DZ₁(I_LPφ+3K₀I_LP0)+jkX_L0I_LP0； (1)

其中，1表示正序，

K₀为零序电流补偿系数，K₀＝(Z₀-Z₁)/3Z₁，

j表示虚数单位，

k＝I_LQ0/I_LP0，

Z为阻抗，Z＝R+jX，R为电阻，X为电抗；

Z₁为正序阻抗，Z₁＝R₁+jX₁；

Z₀为零序阻抗，Z₀＝R₀+jX₀；

Z_L0为两回线路间的零序阻抗，Z_L0＝R_L0+jX_L0,R_L0近似等于0，忽略不计。

③将(1)式写成实部和虚部形式：

其中，x表示实部，y表示虚部；

④由(2)、(3)式得到D的计算公式为：

Claims (1)

1.一种平行线路单相接地故障阻抗的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

①距故障点最近的线路两端保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值，再通过傅氏算法求出U_LPφ、I_LPφ、I_LP0；

其中，L为平行双回线路的两个端侧M/N中的一个，

P为平行双回线路II/III中的故障回路，II、III为平行双回线路的两支，

Q为平行双回线路中故障相的相邻回路，

φ为故障相，

0表示零序；

②对于平行双回线路任意单相接地故障，有下式成立：

$\begin{array}{c}{U}_{LP\mathrm{\φ}}={\mathrm{DZ}}_1(I_{LP\mathrm{\φ}}+3K_0{I}_{LP0})+Z_{L0}{I}_{LQ0}\\ ={\mathrm{DZ}}_1(I_{LP\mathrm{\φ}}+3K_0{I}_{LP0})+{\mathrm{jkX}}_{L0}{I}_{LP0}\end{array};---\left(1\right)$

其中，1表示正序，

K₀为零序电流补偿系数，K₀＝(Z₀-Z₁)/3Z₁，

j表示虚数单位，

k＝I_LQ0/I_LP0，

D表示从线路保护装置到故障点的百分数故障距离，0≤D≤1，

Z为阻抗，Z＝R+jX，R为电阻，X为电抗；

③将(1)式写成实部和虚部形式：

${\left(\frac{U_{LP\mathrm{\φ}}}{Z_1}\right)}_x=D{(I_{LP\mathrm{\φ}}+3K_0{I}_{LP0})}_x-x_k{\left(\frac{I_{LP0}}{Z_1}\right)}_y,---\left(2\right)$

${\left(\frac{U_{LP\mathrm{\φ}}}{Z_1}\right)}_y=D{(I_{LP\mathrm{\φ}}+3K_0{I}_{LP0})}_y+x_k{\left(\frac{I_{LP0}}{Z_1}\right)}_x;---\left(3\right)$

其中，x表示实部，y表示虚部；

④由(2)、(3)式得到D的计算公式为：

$D=\frac{{(U_{LP\mathrm{\φ}}/Z_1)}_x{(I_{LP0}/Z_1)}_x+{(U_{LP\mathrm{\φ}}/Z_1)}_y{(I_{LP0}/Z_1)}_y}{{(I_{LP\mathrm{\φ}}+3K_0{I}_{LP0})}_x{(I_{LP0}/Z_1)}_x+{(I_{LP\mathrm{\φ}}+3K_0{I}_{LP0})}_y{(I_{LP0}/Z_1)}_y}---\left(4\right).$