CN103760469B - 基于故障前后电压相位特性线路单相接地故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于故障前后电压相位特性线路单相接地故障定位方法，首先测量输电线路保护安装处的故障相电压、故障相电流和零序电流，测量其他两正常相电压；利用线路单相接地故障后的两正常相电压实时计算输电线路正常运行时的故障相电压；从输电线路保护安装处开始，以固定步长逐次递增，依次计算输电线路上每一点处的故障相电压领先输电线路正常运行时的故障相电压的相角，利用故障点前后的故障相电压领先输电线路正常运行时的故障相电压的角度会发生阶跃性变化这一特性实现输电线路单相接地故障的精确测距。本发明无需记忆线路单相接地故障前的故障相电压，无需设置线路故障前电压保持回路，消除过渡电阻和负荷电流影响，测距精度高。

Description

基于故障前后电压相位特性线路单相接地故障定位方法

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基于故障前后电压相位特性线路单相接地故障定位方法。

背景技术

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。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,但故障测距精度受到过渡电阻和负荷电流等因素影响严重，尤其过渡电阻较大时，阻抗法测距结果会严重偏离真实故障距离，甚至出现故障测距失败或故障测距结果超出线路全长，无法提供准确的故障位置信息，导致故障巡线困难，不利于输电线路故障快速排除和线路供电快速恢复。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种保护正向出口单相接地故障时无故障测距死区，无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路，测距精度不受过渡电阻和负荷电流影响的基于故障前后电压相位特性线路单相接地故障定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于故障前后电压相位特性线路单相接地故障定位方法，包括如下依序步骤：

（1）保护装置测量输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流和零序电流测量其他两正常相电压其中，φαβ=ACB、BAC、CBA相；

（2）保护装置计算输电线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ=ACB、BAC、CBA相；

（3）保护装置选取故障距离初始值为l_x，并以固定步长Δl逐次递增，依次计算输电线路上每一l_x点处的φ相电压领先输电线路正常运行时的φ相电压的角度 $\mathrm{\θ}\left(l_x\right)=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ}}-l_x{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_{m0})}{-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\β}}}{\sqrt{3}}}\right),$ 直至输电线路全长；其中，z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗；

（4）保护装置选取输电线路上某一l_x点处的φ相电压领先输电线路正常运行时的φ相电压的角度θ(l_x)落在（90°，270°）范围内，且其相邻下一个l_x+Δl点的φ相电压领先输电线路正常运行时的φ相电压的角度θ(l_x+Δl)落在（-90°，90°）范围内，则这两个点的中间位置即为故障点；其中，z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗。

本发明的有益效果是：

本发明利用线路单相接地故障后的两正常相电压实时计算输电线路正常运行时的故障相电压，无需记忆线路单相接地故障前的故障相电压，继电保护装置硬件无需设置线路故障前电压保持回路，简化继电保护装置硬件设计制造。本发明利用故障点前后的故障相电压领先输电线路正常运行时的故障相电压的角度会发生阶跃性变化这一特性实现输电线路单相接地故障的精确测距，原理上消除了过渡电阻和负荷电流的影响，具有很高的测距精度。

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CVT为电压互感器、CT为电流互感器，该电压互感器和电流互感器输出的交流模拟量转化成采样数字信号后，传输给应用本发明方法的输电线路继电保护装置。

输电线路继电保护装置测量输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流和零序电流测量其他两正常相电压其中，φαβ=ACB、BAC、CBA相,即，当φ=A相时，α=C相,β=B相；当φ=B相时，α=A相,β=C相；当φ=C相时，α=B相,β=A相。

输电线路继电保护装置利用其他两正常相电压实时计算输电线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ=ACB、BAC、CBA相,即，当φ=A相时，α=C相,β=B相；当φ=B相时，α=A相,β=C相；当φ=C相时，α=B相,β=A相。

输电线路继电保护装置选取故障距离初始值为l_x，并以固定步长Δl逐次递增，依次计算输电线路上每一l_x点处的φ相电压领先输电线路正常运行时的φ相电压的角度 $\mathrm{\θ}\left(l_x\right)=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ}}-l_x{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_{m0})}{-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\β}}}{\sqrt{3}}}\right),$ 直至输电线路全长；其中，z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗；固定步长Δl根据测距精度要求进行取值。

输电线路继电保护装置选取输电线路上某一l_x点处的φ相电压领先输电线路正常运行时的φ相电压的角度θ(l_x)落在（90°，270°）范围内，且其相邻下一个l_x+Δl点的φ相电压领先输电线路正常运行时的φ相电压的角度θ(l_x+Δl)落在（-90°，90°）范围内，则这两个点的中间位置即为故障点；其中，z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗。

本发明方法利用线路单相接地故障后的两正常相电压实时计算输电线路正常运行时的故障相电压，无需记忆线路单相接地故障前的故障相电压，继电保护装置硬件无需设置线路故障前电压保持回路，简化继电保护装置硬件设计制造。本发明方法利用故障点前后的故障相电压领先输电线路正常运行时的故障相电压的角度会发生阶跃性变化这一特性实现输电线路单相接地故障精确测距，原理上消除了过渡电阻和负荷电流的影响，具有很高的测距精度。

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.基于故障前后电压相位特性线路单相接地故障定位方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

（1）保护装置测量输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流和零序电流测量其他两正常相电压其中，φαβ=ACB、BAC、CBA相

（2）保护装置计算输电线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ=ACB、BAC、CBA相；

（3）保护装置选取故障距离初始值为l_x，并以固定步长Δl逐次递增，依次计算输电线路上每一l_x点处的φ相电压领先输电线路正常运行时的φ相电压的角度 $\mathrm{\θ}\left(l_x\right)=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ}}-l_x{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_{m0})}{-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\β}}}{\sqrt{3}}}\right),$ 直至输电线路全长；其中，z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗；

（4）保护装置选取输电线路上某一l_x点处的φ相电压领先输电线路正常运行时的φ相电压的角度θ(l_x)落在（90°，270°）范围内，且其相邻下一个l_x+Δl点的φ相电压领先输电线路正常运行时的φ相电压的角度θ(l_x+Δl)落在（-90°，90°）范围内，则这两个点的中间位置即为故障点；其中，z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗。