CN104360231A - 基于故障有功功率线路相间短路故障双端测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于故障有功功率线路相间短路故障双端测距方法。本发明方法首先测量输电线路两端的故障相间电压和故障相间电流，计算输电线路有功交换功率和输电线路消耗有功功率，进而计算输电线路相间短路故障点过渡电阻消耗的故障有功功率，然后根据输电线路相间短路故障点过渡电阻消耗的故障有功功率等于输电线路相间短路故障点电压与输电线路两端故障相间电流和的乘积这一物理特性计算输电线路相间短路故障点电压，进而计算输电线路相间短路故障点到输电线路一端的故障距离。本发明方法采用集总参数建模，算法原理简单，不涉及复杂的迭代运算和指数运算，不存在求解双曲函数的问题，计算结果正确可靠，程序实现容易，实用性强。

Description

基于故障有功功率线路相间短路故障双端测距方法

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基于故障有功功率线路相间短路故障双端测距方法。

背景技术

故障测距方法根据使用的数据来源可分为单端测距方法和双端测距方法。单端测距方法的测距精度受过渡电阻影响严重，过渡电阻较大时，单端故障测距结果常常超出线路全长或无测距结果，无法提供准确有效的故障位置信息，导致故障巡线困难，无法适应日益复杂的电网运行方式。输电线路双端故障测距方法由于可使用的故障量信息多，故障测距结果比单端故障测距结果准确度要高，在现场获得应用。

由于受过渡电阻影响，输电线路发生相间高阻短路故障时，基于集总参数模型的传统双端故障测距方法测距结果虽不会超出线路全长或无测距结果，但故障测距结果与实际故障距离存在较大误差，无法提供准确故障位置信息，导致故障巡线困难，不利于线路故障快速排除和线路供电快速恢复。

申请号为200710117748.X的发明专利“利用分布参数实现输电线路双端测距方法”采用分布参数建模，利用线路两侧正序电压或负序电压相等的条件计算故障距离。该方法考虑了分布电容电流的影响，有助于提高故障测距精度，但需要涉及复杂的指数运算和求解双曲函数的问题，微机代码实现困难，无法将该算法应用于微机程序中，实用性能不强。而且基于分布参数模型的输电线路双端故障测距方法还存在算法复杂，方程求解困难，计算量大，迭代式双端故障测距算法迭代结果不易收敛，容易发散，导致故障测距失败。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提出一种测量精度不受过渡电阻和负荷电流影响，适用于输电线路相间高阻短路故障整个故障过程的基于故障有功功率线路相间短路故障双端测距方法。

本发明方法采用如下技术方案：

基于故障有功功率线路相间短路故障双端测距方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

(1)保护装置测量输电线路在m变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流测量输电线路在n变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流其中，φφ＝AB、BC、CA相；

(2)保护装置计算输电线路有功交换功率

(3)保护装置计算输电线路消耗有功功率其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；l为输电线路长度；φφ＝AB、BC、CA相；

(4)保护装置计算输电线路相间短路故障点过渡电阻消耗的故障有功功率ΔP-P_耗；

(5)保护装置计算输电线路相间短路故障点电压

(6)保护装置计算输电线路相间短路故障点距n变电站保护安装处的故障距离x：

$x=0.5\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{n\φ\φ}}-{\stackrel{\·}{U}}_f}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{n\φ\φ}}}+0.5l-0.5\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ\φ}}{\stackrel{\·}{U}}_f}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ\φ}}}$

其中，φφ＝AB、BC、CA相；l为输电线路长度。

本发明的特点及技术成果：

本发明方法首先测量输电线路两端的故障相间电压和故障相间电流，计算输电线路有功交换功率和输电线路消耗有功功率，进而计算输电线路相间短路故障点过渡电阻消耗的故障有功功率，然后根据输电线路相间短路故障点过渡电阻消耗的故障有功功率等于输电线路相间短路故障点电压与输电线路两端故障相间电流和的乘积这一物理特性计算输电线路相间短路故障点电压，进而计算输电线路相间短路故障点到输电线路一端的故障距离。本发明方法算法模型中只需用到输电线路两端的故障相间电压、故障相间电流和线路参数，不需要用到系统阻抗参数，故障距离测量精度不受电力系统运行方式的影响。本发明方法采用集总参数建模，算法原理简单，不涉及复杂的迭代运算和指数运算，不存在求解双曲函数的问题，计算结果正确可靠，程序实现容易，实用性强。本发明方法能准确计算输电线路相间短路故障点电压的影响，原理上消除了过渡电阻和负荷电流对相间故障距离测量精度的影响，具有很高的测距精度，适用于输电线路相间高阻短路故障整个故障过程的故障距离测量。

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。保护装置测量输电线路在m变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流测量输电线路在n变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流其中，φφ＝AB、BC、CA相。

保护装置计算输电线路有功交换功率

保护装置计算输电线路消耗有功功率其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；l为输电线路长度；φφ＝AB、BC、CA相。

保护装置计算输电线路相间短路故障点过渡电阻消耗的故障有功功率ΔP-P_耗。

保护装置根据输电线路相间短路故障点过渡电阻消耗的故障有功功率ΔP-P_耗等于输电线路相间短路故障点电压与输电线路两端故障相间电流和的乘积即这一物理特性计算输电线路相间短路故障点电压

保护装置计算输电线路相间短路故障点距n变电站保护安装处的故障距离x：

$x=0.5\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{n\φ\φ}}-{\stackrel{\·}{U}}_f}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{n\φ\φ}}}+0.5l-0.5\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ\φ}}{\stackrel{\·}{U}}_f}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ\φ}}}$

其中，φφ＝AB、BC、CA相；l为输电线路长度。

本发明方法算法模型中只需用到输电线路两端的故障相间电压、故障相间电流和线路参数，不需要用到系统阻抗参数，故障距离测量精度不受电力系统运行方式的影响。本发明方法采用集总参数建模，算法原理简单，不涉及复杂的迭代运算和指数运算，不存在求解双曲函数的问题，计算结果正确可靠，程序实现容易，实用性强。本发明方法能准确计算输电线路相间短路故障点电压的影响，原理上消除了过渡电阻和负荷电流对相间故障距离测量精度的影响，具有很高的测距精度，适用于输电线路相间高阻短路故障整个故障过程的故障距离测量。

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.基于故障有功功率线路相间短路故障双端测距方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

(1)保护装置保护装置测量输电线路在m变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流测量输电线路在n变电站保护安装处的故障相间电压和故障相间电流其中，φφ＝AB、BC、CA相,

(2)保护装置计算输电线路有功交换功率

(3)保护装置计算输电线路消耗有功功率其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；l为输电线路长度；φφ＝AB、BC、CA相；

(4)保护装置计算输电线路相间短路故障点过渡电阻消耗的故障有功功率ΔP-P_耗；

(5)保护装置计算输电线路相间短路故障点电压

(6)保护装置计算输电线路相间短路故障点距n变电站保护安装处的故障距离x：

$x=0.5\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{n\φ\φ}}-{\stackrel{\·}{U}}_f}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{n\φ\φ}}}+0.5l-0.5\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ\φ}}-{\stackrel{\·}{U}}_f}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ\φ}}}$

其中，φφ＝AB、BC、CA相；l为输电线路长度。