CN104764921A - 基于分布参数模型线路单相接地故障点电压测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分布参数模型线路单相接地故障点电压测量方法。本发明方法采用分布参数模型描述输电线路电压、电流传输的物理特性，首先利用输电线路保护安装处单端故障相电气量计算输电线路电阻系数R_φ，然后计算输电线路电阻系数R_φ与的乘积得到输电线路单相接地故障点电压，原理上消除了过渡电阻、负荷电流和故障位置对输电线路单相接地故障点电压测量精度的影响，有利于及时掌握单相接地故障对输电线路热稳定和动稳定的影响情况，也可对输电线路低中高电阻接地故障类型进行诊断提供科学依据。

Description

基于分布参数模型线路单相接地故障点电压测量方法

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分布参数模型线路单相接地故障点电压测量方法。

背景技术

通过对输电线路单相接地故障点电压的实时测量，有利于及时掌握单相接地故障对输电线路热稳定和动稳定的影响情况，为确保输电线路安全和电网稳定提供可靠的决策依据。

通过对输电线路单相接地故障点电压的实时测量，可根据单相接地故障点电压幅值大小情况对输电线路低中高电阻接地故障类型进行在线诊断，为输电线路故障巡线提供参考依据，为排除故障和恢复供电赢得宝贵时间。

然而，目前继电保护技术领域尚未提出一种能精确计算输电线路单相接地故障点电压的测量方法，无法为及时掌握单相接地故障对输电线路热稳定、动稳定的影响情况提供可靠的决策依据，也无法对输电线路低中高电阻接地故障类型进行诊断提供科学依据。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种测量精度不受分布电容电流、过渡电阻、负荷电流和故障位置影响的基于分布参数模型线路单相接地故障点电压测量方法。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于分布参数模型线路单相接地故障点电压测量方法，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故障相负序电流和零序电流其中，φ＝A、B、C相；

(2)保护装置计算γ₀l_set的双曲余弦函数值ch(γ₀l_set)，计算γ₁l_set的双曲余弦函数值ch(γ₁l_set)，计算γ₀l_set的双曲正弦函数值sh(γ₀l_set)，计算γ₁l_set的双曲正弦函数值sh(γ₁l_set)，计算γ₁l_set的双曲正切函数值th(γ₁l_set)；

(3)保护装置计算输电线路保护整定范围l_set处的零序补偿系数k(l_set)：

$k\left(l_{\mathrm{set}}\right)=\frac{Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)+Z_{c0}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)-Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}{Z_{c1}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}-1$

其中，φ＝A、B、C相；l_set为输电线路保护整定范围，取0.85倍输电线路长度；Z₀为输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗；γ₁、γ₀分别为输电线路正序、零序传播系数；Z_c1、Z_c0分别为输电线路正序、零序波阻抗；

(4)保护装置计算输电线路电阻系数R_φ：

$R_{\mathrm{\φ}}=\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\mathrm{Im}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\mathrm{Re}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)}{\mathrm{Im}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}\right)-\mathrm{Re}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)\mathrm{Im}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}\right)}$

其中，为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；φ＝A、B、C相；

(5)保护装置计算输电线路电阻系数R_φ与的乘积得到输电线路单相接地故障点电压 ${\stackrel{\·}{U}}_f=R_{\mathrm{\φ}}\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}.$

本发明与现有技术相比较，具有下列积极成果：

本发明方法采用分布参数模型描述输电线路的物理特性，具有天然的抗分布电容影响的能力。本发明方法首先利用输电线路保护安装处单端故障相电气量计算输电线路电阻系数R_φ，然后计算输电线路电阻系数R_φ与的乘积得到输电线路单相接地故障点电压，原理上消除了过渡电阻、负荷电流和故障位置对输电线路单相接地故障点电压测量精度的影响。

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。保护装置对输电线路保护安装处的电压互感器CVT的电压和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值。

保护装置对采样得到的电压、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电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ＝A、B、C相。

保护装置计算γ₀l_set的双曲余弦函数值ch(γ₀l_set)。

保护装置计算γ₁l_set的双曲余弦函数值ch(γ₁l_set)。

保护装置计算γ₀l_set的双曲正弦函数值sh(γ₀l_set)。

保护装置计算γ₁l_set的双曲正弦函数值sh(γ₁l_set)。

保护装置计算γ₁l_set的双曲正切函数值th(γ₁l_set)。

保护装置计算输电线路保护整定范围l_set处的零序补偿系数k(l_set)：

$k\left(l_{\mathrm{set}}\right)=\frac{Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)+Z_{c0}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)-Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}{Z_{c1}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}-1$

其中，φ＝A、B、C相；l_set为输电线路保护整定范围，取0.85倍输电线路长度；Z₀为输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗；γ₁、γ₀分别为输电线路正序、零序传播系数；Z_c1、Z_c0分别为输电线路正序、零序波阻抗。

保护装置计算输电线路电阻系数R_φ：

$R_{\mathrm{\φ}}=\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\mathrm{Im}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\mathrm{Re}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)}{\mathrm{Im}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}\right)-\mathrm{Re}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)\mathrm{Im}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}\right)}$

其中，为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；φ＝A、B、C相。

保护装置计算输电线路电阻系数R_φ与的乘积得到输电线路单相接地故障点电压 ${\stackrel{\·}{U}}_f=R_{\mathrm{\φ}}\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}.$

本发明方法采用分布参数模型描述输电线路的物理特性，具有天然的抗分布电容影响的能力。本发明方法首先利用输电线路保护安装处单端故障相电气量计算输电线路电阻系数R_φ，然后计算输电线路电阻系数R_φ与的乘积得到输电线路单相接地故障点电压，原理上消除了过渡电阻、负荷电流和故障位置对输电线路单相接地故障点电压测量精度的影响，有利于及时掌握单相接地故障对输电线路热稳定和动稳定的影响情况，也可对输电线路低中高电阻接地故障类型进行诊断提供科学依据。

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.基于分布参数模型线路单相接地故障点电压测量方法，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保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ＝A、B、C相。

(2)保护装置计算γ₀l_set的双曲余弦函数值ch(γ₀l_set)，计算γ₁l_set的双曲余弦函数值ch(γ₁l_set)，计算γ₀l_set的双曲正弦函数值sh(γ₀l_set)，计算γ₁l_set的双曲正弦函数值sh(γ₁l_set)，计算γ₁l_set的双曲正切函数值th(γ₁l_set)。

(3)保护装置保护装置计算输电线路保护整定范围l_set处的零序补偿系数k(l_set)：

$k\left(l_{\mathrm{set}}\right)=\frac{Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)+Z_{c0}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_0{l}_{\mathrm{set}}\right)-Z_0\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}{Z_{c1}\mathrm{sh}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}-1$

其中，φ＝A、B、C相；l_set为输电线路保护整定范围，取0.85倍输电线路长度；Z₀为输电线路保护安装处的系统零序等值阻抗；γ₁、γ₀分别为输电线路正序、零序传播系数；Z_c1、Z_c0分别为输电线路正序、零序波阻抗；

(4)保护装置计算输电线路电阻系数R_φ：

$R_{\mathrm{\φ}}=\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\mathrm{Im}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)\mathrm{Re}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)}{\mathrm{Im}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}\right)-\mathrm{Re}\left(Z_{c1}\mathrm{th}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+k\left(l_{\mathrm{set}}\right){\stackrel{\·}{I}}_0)\right)\mathrm{Im}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}\right)}$

其中，为的实部；为的虚部；的实部；的虚部；为的实部；为的虚部；φ＝A、B、C相；

(5)保护装置计算输电线路电阻系数R_φ与的乘积得到输电线路单相接地故障点电压 ${\stackrel{\·}{U}}_f=R_{\mathrm{\φ}}\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{\mathrm{ch}\left({\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}\right)}.$