CN104764977A - 基于阻抗定位函数相位特性线路相间故障单端定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于阻抗定位函数相位特性线路相间故障单端定位方法。本发明方法首先测量输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间负序电流和故障相间电流，计算边界阻抗，采用一维搜索方法依次计算输电线路上每一点处的综合阻抗，进而依次计算输电线路上每一点处的阻抗定位函数及其相位角，然后利用输电线路相间短路故障点前后阻抗定位函数相位角会发生由(0°,180°)突变进入(180°,360°)这一相位特性实现输电线路相间短路故障的单端精确测距。本发明方法采用集总参数建模，算法原理简单，程序实现容易，计算量小，故障测距速度快，有利于快速排除线路故障和缩短线路供电恢复时间。

Description

基于阻抗定位函数相位特性线路相间故障单端定位方法

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阻抗定位函数相位特性线路相间故障单端定位方法。

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，不受电力系统运行方式、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已有技术存在的不足，提供一种基于阻抗定位函数相位特性线路相间故障单端定位方法。该方法采用集总参数建模，算法原理简单，程序实现容易，计算量小，故障测距速度快，有利于快速排除线路故障和缩短线路供电恢复时间。该方法利用输电线路相间短路故障点前后阻抗定位函数相位角会发生由(0°,180°)突变进入(180°,360°)这一相位特性实现输电线路相间短路故障的单端精确测距，原理上消除了过渡电阻和负荷电流及电力系统运行方式的影响，具有很高的测距精度，适用于实现500kV、220kV及110kV输电线路相间短路故障的单端测距功能。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于阻抗定位函数相位特性线路相间故障单端定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)保护装置测量输电线路保护安装处的故障相间电压故障相间负序电流和故障相间电流其中，φφ＝AB、BC、CA相；

(2)保护装置计算边界阻抗其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；为的虚部；为的虚部；φφ＝AB、BC、CA相；

(3)保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算距离输电线路保护安装处的l_x点的综合阻抗ΔZ+z₁l_x；其中，z1为单位长度输电线路正序阻抗；

(4)保护装置计算距离输电线路保护安装处的l_x点的阻抗定位函数

(5)保护装置计算距离输电线路保护安装处的l_x点的阻抗定位函数相位角 $\mathrm{Arg}(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ\φ}}}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ\φ}}}-(\mathrm{\ΔZ}+z_1{l}_x));$

(6)故障距离l_x以固定步长Δl递增，返回步骤(3)，依次计算输电线路上每一l_x点的阻抗定位函数相位角直至输电线路全长；其中，固定步长Δl取0.001l，l为输电线路长度；

(7)保护装置选取输电线路上某一l_x点处的阻抗定位函数相位角落在(0°180°)范围内，且其相邻下一个l_x+Δl点的阻抗定位函数相位角落在(180°360°)范围内，则这两个点的中间位置即为输电线路相间短路故障点。

本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

本发明方法首先测量输电线路保护安装处的故障相间电压、故障相间负序电流和故障相间电流，计算边界阻抗，采用一维搜索方法依次计算输电线路上每一点处的综合阻抗，进而依次计算输电线路上每一点处的阻抗定位函数及其相位角，然后利用输电线路相间短路故障点前后阻抗定位函数相位角会发生由(0°,180°)突变进入(180°,360°)这一相位特性实现输电线路相间短路故障的单端精确测距。本发明方法采用集总参数建模，算法原理简单，程序实现容易，计算量小，故障测距速度快，有利于快速排除线路故障和缩短线路供电恢复时间。该方法利用输电线路相间短路故障点前后阻抗定位函数相位角会发生由(0°,180°)突变进入(180°,360°)这一相位特性实现输电线路相间短路故障的单端精确测距，原理上消除了过渡电阻和负荷电流及电力系统运行方式的影响，具有很高的测距精度，适用于实现500kV、220kV及110kV输电线路相间短路故障的单端测距功能。

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PT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PT的电压波形和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，并利用傅里叶算法计算输电线路保护安装处的故障相间电压故障相间负序电流和故障相间电流作为输入量；其中，φφ＝AB、BC、CA。

保护装置计算边界阻抗其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；为的虚部；为的虚部；φφ＝AB、BC、CA相。

保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算距离输电线路保护安装处的l_x点的综合阻抗ΔZ+z₁l_x。其中，z1为单位长度输电线路正序阻抗。

保护装置计算距离输电线路保护安装处的l_x点的阻抗定位函数

保护装置计算距离输电线路保护安装处的l_x点的阻抗定位函数相位角 $\mathrm{Arg}(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ\φ}}}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ\φ}}}-(\mathrm{\ΔZ}+z_1{l}_x)).$

故障距离l_x以固定步长Δl递增，依次计算输电线路上每一l_x点的阻抗定位函数相位角直至输电线路全长。其中，固定步长Δl取0.001l，l为输电线路长度。

上述中，故障距离l_x从0开始并以固定步长Δl递增，直至输电线路全长结束完成输电线路上每一l_x点处的阻抗定位函数及其相位角计算。

保护装置选取选取输电线路上某一l_x点处的阻抗定位函数相位角落在(0°180°)范围内，且其相邻下一个l_x+Δl点的阻抗定位函数相位角落在(180°360°)范围内，则这两个点的中间位置即为输电线路相间短路故障点。

本发明方法采用集总参数建模，算法原理简单，程序实现容易，计算量小，故障测距速度快，有利于快速排除线路故障和缩短线路供电恢复时间。该方法利用输电线路相间短路故障点前后阻抗定位函数相位角会发生由(0°,180°)突变进入(180°,360°)这一相位特性实现输电线路相间短路故障的单端精确测距，原理上消除了过渡电阻和负荷电流及电力系统运行方式的影响，具有很高的测距精度，适用于实现500kV、220kV及110kV输电线路相间短路故障的单端测距功能。

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.基于阻抗定位函数相位特性线路相间故障单端定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)保护装置保护装置测量输电线路保护安装处的故障相间电压故障相间负序电流和故障相间电流其中，φφ＝AB、BC、CA相。

(2)保护装置保护装置计算边界阻抗其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；为的虚部；为的虚部；φφ＝AB、BC、CA相。

(3)保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算距离输电线路保护安装处的l_x点的综合阻抗ΔZ+z₁l_x；

(4)保护装置计算距离输电线路保护安装处的l_x点的阻抗定位函数

(5)保护装置计算距离输电线路保护安装处的l_x点的阻抗定位函数相位角

(6)故障距离l_x以固定步长Δl递增，返回步骤(3)，依次计算输电线路上每一l_x点的阻抗定位函数相位角直至输电线路全长；其中，固定步长Δl取0.001l，l为输电线路长度；

(7)保护装置选取输电线路上某一l_x点处的阻抗定位函数相位角落在(0°，180°)范围内，且其相邻下一个l_x+Δl点的阻抗定位函数相位角落在(180°，360°)范围内，则这两个点的中间位置即为输电线路相间短路故障点。