CN107202936B - 一种t接线路故障测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种T接线路故障测距方法，首先判断T接线路是三端运行方式还是两端运行方式，然后根据T接线路的运行方式进行故障测距。其中，当T接线路是三端运行方式，若故障发生在某一条支路上，计算T节点相关的电压和电流，进而利用双端测距算法得到准确的故障点位置。当T接线路是两端运行方式时，首先计算运行两端中各端与故障点的故障距离，如果故障发生在T节点或者非运行支路上，对运行两端进行单端测距，进而确定故障是发生在T节点或者非运行支路上，如果故障发生在非运行支路上，接着再次进行单端测距，得到故障点的准确位置。因此，不管T接线路运行在何种方式，该测距方法均能够准确得到故障点的位置，方便后续的故障解决。

Description

一种T接线路故障测距方法

技术领域

本发明涉及一种T接线路故障测距方法。

背景技术

T接线路能缓解输电走廊、节省土地资源，有很好的经济效益，在高压电网中的应用越来越多。T接线路通常由两种运行方式：三端运行方式和两端运行方式。T接线路的三端分别为M端、N端和S端，图1和图2分别是三端运行方式的示意图和两端运行方式的示意图，其中，运行的两端分别是M端和N端。

T接线路一旦发生故障，会导致大面积停电，通过故障测距准确而迅速的找到故障点进而排除故障对电力系统有着重要的意义。传统的单端测距和双端测距均不能适应T接线路，由于存在分支，传统的单端测距存在助增问题，导致测距不准确，同时受过渡电阻影响较大；传统的双端测距虽然能够不受过渡电阻的影响，但是不适应T接线路。并且传统的T接线路故障测距方法无法可靠地对T接线路故障距离进行检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种T接线路故障测距方法，用以可靠地对T接线路故障距离进行检测。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种T接线路故障测距方法，包括以下步骤：

判断T接线路是三端运行方式还是两端运行方式；

当T接线路是三端运行方式时：

确定故障是发生在某一条支路上还是发生在T节点，若故障发生在某一条支路上，计算T节点相关的电压和电流，进而利用双端测距算法得到故障点位置；

当T接线路是两端运行方式时：

采用双端测距算法计算运行两端中各端与故障点的故障距离，比较故障距离与对应各端支路的长度，如果计算出的故障距离不等于运行两端中对应端与T节点的距离长度，则故障发生在运行两端之间的线路上；如果计算出的故障距离均等于运行两端中对应端与T节点的距离长度，则故障发生在T节点或者非运行支路上，然后对运行两端进行单端测距，如果单端测距结果大于运行两端中对应端与T节点的距离长度，则故障发生在非运行支路上，接着根据T节点相关的电压和电流进行单端测距，得到故障点位置。

当T接线路是三端运行方式时，根据T接线路发生故障的类型判断计算出的T节点相关的电压和电流的种类：当T接线路发生单相故障时，计算出的T节点相关的电压和电流是零序电压和零序电流；当T接线路发生相间或者三相故障时，计算出的T节点相关的电压和电流是正序突变量电压和正序突变量电流。

当T接线路是三端运行方式时，

当T接线路发生单相故障时，从各端计算T节点的零序电压，并计算任两个零序电压的差，如果某一个零序电压差小于其他两个零序电压差，且其他两个零序电压差的误差值小于第一设定阈值，则该零序电压差对应的支路为故障支路；如果任两个零序电压差的误差值均小于所述第一设定阈值时，则故障发生在T节点上；

当T接线路发生相间或者三相故障时，从各端计算T节点的正序突变量电压，并计算任两个正序突变量电压的差，如果某一个正序突变量电压差小于其他两个正序突变量电压差，且其他两个正序突变量电压差的误差值小于第二设定阈值，则该正序突变量电压差对应的支路为故障支路；如果任两个正序突变量电压差的误差值均小于所述第二设定阈值时，则故障发生在T节点。

当T接线路是三端运行方式时，利用双端测距算法得到故障点位置的故障测距方程为：

其中，L_x为故障支路保护安装处至故障点的距离、L为故障支路保护安装处至T节点的线路长度、Z_k为线路单位阻抗；若故障为单相故障，则

为故障支路对应端零序电压，

为T节点零序电压，

为故障支路对应端零序电流，

为T节点零序电流；若故障为相间或者三相故障，则

为故障支路对应端正序突变量电压，

为T节点正序突变量电压，

为故障支路对应端正序突变量电流，为T节点正序突变量电流。

当T接线路是三端运行方式时，若故障发生在某一条支路上，利用非故障端的相关电压和电流计算T节点相关的电压和电流，计算方程为：

其中，若故障为单相故障，则

为T节点的零序电压和零序电流，

为从其中一个非故障端计算T节点的零序电压，

为所述其中一个非故障端的零序电流，

为从另一个非故障端计算T节点的零序电压，

为所述另一个非故障端的零序电流；若故障为相间故障或者三相故障，则

为T节点的正序突变量电压和正序突变量电流，

为从其中一个非故障端计算T节点的正序突变量电压，

为所述其中一个非故障端的正序突变量电流，

为从另一个非故障端计算T节点的正序突变量电压，

为所述另一个非故障端的正序突变量电流。

当T接线路是两端运行方式时，计算运行两端中各端与故障点的故障距离的手段为：

计算公式为：

其中，运行两端为x端和y端，L_x为x端与故障点的故障距离、L为x端和y端的线路全长、Z_k为线路单位阻抗；若故障为单相故障，则

和

分别为x端和y端的零序电压，

和

分别为x端和y端的零序电流；若故障为相间或者三相故障，

和

分别为x端和y端的正序突变量电压，

和

分别为x端和y端的正序突变量电流。

对运行两端进行单端测距时，测距方程为：

其中，Z_k为线路单位阻抗，L_xT、L_yT分别为运行两端至T节点的线路长度；若故障为单相故障，则和

分别为运行两端的零序电压，

和

分别为运行两端的零序电流，Z_Tx、Z_Ty为T节点到故障点的零序阻抗；若故障为相间或者三相故障，

和

分别为运行两端的正序突变量电压，和

分别为运行两端的正序突变量电流，Z_Tx、Z_Ty为T节点到故障点的正序阻抗；根据Z_Tx、Z_Ty分别得到对应的故障点距离。

当故障发生在非运行支路上时，利用下述计算方程进行单端测距：

其中，若故障为单相故障，则

和

分别为从运行两端计算T节点的零序电压，

和

分别为运行两端的零序电流，Z_T为T节点到故障点的零序阻抗；若故障为相间或者三相故障，

和

分别为从运行两端计算T节点的正序突变量电压，

和

分别为运行两端的正序突变量电流，Z_T为T节点到故障点的正序阻抗；根据Z_T计算得到故障点位置。

本发明提供的T接线路故障测距方法中，首先判断T接线路是三端运行方式还是两端运行方式，然后根据T接线路的运行方式进行故障测距。其中，当T接线路是三端运行方式，确定故障是发生在某一条支路上还是发生在T节点，若故障发生在某一条支路上，计算T节点相关的电压和电流，进而利用双端测距算法得到准确的故障点位置。当T接线路是两端运行方式时，首先计算运行两端中各端与故障点的故障距离，判断出故障发生在运行两端之间的线路上还是发生在T节点或者非运行支路上，如果发生在T节点或者非运行支路上，对运行两端进行单端测距，进而确定故障是发生在T节点或者非运行支路上，如果故障发生在非运行支路上，接着再次进行单端测距，得到故障点的准确位置。因此，不管T接线路运行在何种方式，该测距方法均能够准确得到故障点的位置，方便后续的故障解决。

附图说明

图1是T接线路三端运行方式示意图；

图2是T接线路两端运行方式示意图；

图3是T接线路故障测距方法逻辑示意图；

图4是T接线路RTDS动模仿真图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明提供一种T接线路故障测距方法，该方法能够适用于三端运行方式和两端运行方式的T接线路，所以，在进行故障测距时，首先需要判断出T接线路是三端运行方式或者两端运行方式，然后再根据运行方式以相应的策略进行故障测距。

运行方式的判断属于常规技术，本实施例给出一种实施方式，如下所述：T接线路中每端均设置两个通道压板和两个光纤通道，根据压板投入及光纤连接状态，判别出T接线路是三端运行方式或两端运行方式：所有压板全部投入或同一通道关联的两个压板全不投或只投一个认为是三端运行方式，如图1所示；两端同一通道关联的两个压板全投入认为是两端运行方式，如图2所示。

另外，理论上，零序、负序、正序或相应的变化量在一定条件下均可以用于多端测距，但正序分量适应于各种故障类型，通用性好。经仿真验证，正序故障分量算法精度在各种故障类型、各故障点的测距精度都相对较高，并且不受负荷的影响，但是，在高阻故障、系统振荡时正序突变量存在一定缺陷，同时零序分量在接地故障时也基本满足精度要求。因此正常情况下，单相故障时首选零序分量进行相关判别，相间故障或者三相故障时采用正序突变量分量进行相关判别。

另外，不管是三端运行方式还是双端运行方式，各端均安装有保护，那么，各端的位置就等同于对应保护安装处的位置，即各端与故障点的距离就等同于对应保护安装处与故障点的距离，各端与T节点的线路长度就等同于对应保护安装处于T节点的线路长度。

在确定运行方式之后，根据相应的策略进行故障测距，以下分别针对三端运行方式和两端运行方式对测距方法进行具体说明。

一、三端运行方式：

在判断为三端运行方式后，紧接着判断发生故障类型，即判断T接线路发生单相故障或者非单相故障，非单相故障是指相间故障或者三相故障。单相故障下，在后续的测距方法中采用相关数据的零序分量参与数据处理；相间故障或者三相故障下，在后续的测距方法中采用相关数据的正序突变量分量参与数据处理。

(1)当确定为单相故障时，首先需要确定故障是发生在某一条支路上还是发生在T节点。采用零序分量进行故障分支判别，判据方程为：

其中，U_m0、U_n0、U_s0分别为M侧(即M端)、N侧(即N端)、S侧(即S端)零序电压分量，Z_m0、Z_n0、Z_s0分别为M侧、N侧、S侧支路分支零序阻抗，I_m0、I_n0、I_s0分别为M侧、N侧、S侧零序电流分量，U_t0.m、U_t0.n、U_t0.s分别为从M侧、N侧、S侧计算T节点的零序电压，ΔUmn0、ΔUms0、ΔUns0分别为M侧和N侧计算T节点零序电压差、M侧和S侧计算T节点零序电压差、S侧和N侧计算T节点零序电压差。根据ΔUmn0、ΔUms0和ΔUns0之间的关系对故障支路进行判别，基本判断方法是：如果某一个零序电压差小于其他两个零序电压差，且其他两个零序电压差的误差值小于一个设定阈值，称为第一设定阈值，则该零序电压差对应的支路为故障支路。也就是说，假如某一个零序电压差最小，且其他两个零序电压差相差不大，则该零序电压差对应的支路为故障支路。如果这三个零序电压差中，任两个零序电压差的误差值均小于第一设定阈值时，则故障发生在T节点上。也就是说，假如这三个零序电压差中，任两个零序电压差相差均不大，则故障发生在T节点。结合ΔUmn0、ΔUms0和ΔUns0来说：若ΔUmn0＜ΔUns0≈ΔUms0，则故障支路为ST，若ΔUns0＜ΔUmn0≈ΔUms0，则故障支路为MT，若ΔUms0＜ΔUmn0≈ΔUns0，则故障支路为NT，若ΔUms0≈ΔUmn0≈ΔUns0，则故障发生在T节点。

因此，当故障发生在T节点时，从各端计算T节点的零序电压大致相等；当有两侧计算T节点的零序电压近似相等，且大于第三侧计算T节点的零序电压，则故障发生在第三支路上。

若判出故障点在T节点，则直接输出各端支路长度作为故障距离。如果判出故障发生在某一支路，则利用其他两个非故障端的零序电压和零序电流计算出T节点的零序电压和零序电流，计算方程为：

其中，

为T节点的零序电压和零序电流，为从其中一个非故障端计算T节点的零序电压，

为该非故障端的零序电流，

为从另一个非故障端计算T节点的零序电压，

为该非故障端的零序电流。

如果假设故障发生在MT支路的话，那么，非故障端就为N端和S端，则T节点零序电压和零序电流计算方程为：

其中，为T节点零序电压、零序电流，

为从N端计算T节点的零序电压，为N端的零序电流，

为从S端计算T节点的零序电压，为S端的零序电流。

然后，利用双端测距算法即可得到准确的故障点，双端测距算法可以是现有的算法，本实施例中给出一种具体的实现方式，采用如下故障测距方程进行计算：

其中，L_x为故障支路对应端与故障点的距离(即故障支路的保护安装处至故障点的距离)、L为故障支路保护安装处至T节点的线路长度、Z_k为线路单位阻抗；

为故障支路对应端零序电压，为T节点零序电压，即为上述中的

为故障支路对应端零序电流，

为T节点零序电流，即为上述中的

如果假设故障支路在MT，则故障测距方程为：

其中，L_x为M端与故障点的距离(即MT支路的保护安装处至故障点的距离)、L为MT支路保护安装处至T节点的线路长度，

分别为M端的零序电压和零序电流。

通过上述方程能够计算出L_x，然后根据求解出的L_x来确定故障点位置。

(2)当确定为相间故障或者三相故障时，与零序故障相同，也需要首先确定故障是发生在某一条支路上还是发生在T节点。采用正序突变量进行故障支路判别，判据方程为：

其中，U_m1、U_n1、U_s1分别为M侧、N侧、S侧正序电压突变量，Z_m、Z_n、Z_s分别为M侧、N侧、S侧正序阻抗，I_m1、I_n1、I_s1分别为M侧、N侧、S侧的正序突变量电流，本实施例以三周正序突变量电流为例，U_t1.m、U_t1.n、U_t1.s分别为从M侧、N侧、S侧计算T节点的正序突变量电压，本实施例以三周正序突变量电压为例，ΔUmn1、ΔUms1、ΔUns1分别为M侧和N侧计算T节点三周正序突变量电压差、M侧和S侧计算T节点三周正序突变量电压差、S侧和N侧计算T节点三周正序突变量电压差。与单相故障采用的判别方法类似，根据ΔUmn1、ΔUms1、ΔUns1之间的关系对故障支路进行判别，基本判断方法是：如果某一个正序突变量电压差小于其他两个正序突变量电压差，且其他两个正序突变量电压差的误差值小于一个设定阈值，称为第二设定阈值，则该正序突变量电压差对应的支路为故障支路。也就是说，假如某一个正序突变量电压差最小，且其他两个正序突变量电压差相差不大，则该正序突变量电压差对应的支路为故障支路。如果这三个正序突变量电压差中，任两个正序突变量电压差的误差值均小于第二设定阈值时，则故障发生在T节点上。也就是说，假如这三个正序突变量电压差中，任两个正序突变量电压差相差均不大，则故障发生在T节点。结合ΔUmn1、ΔUms1、ΔUns1来说：若ΔUmn1＜ΔUns1≈ΔUms1，则故障支路为ST，若ΔUns1＜ΔUmn1≈ΔUms1，则故障支路为MT，若ΔUms1＜ΔUmn1≈ΔUns1，则故障支路为NT，若ΔUms1≈ΔUmn1≈ΔUns1，则故障发生在T节点。

采用正序突变量进行故障分支选择，可以消除过渡电阻的影响。当故障发生在T节点时，从各端计算T节点的正序突变量电压大致相等；当有两侧计算T节点的正序突变量电压近似相等，且大于第三侧计算T节点的正序突变量电压，则故障发生在第三支路上。

若判出故障点在T节点，则直接输出各端支路长度作为故障距离。如果判出故障发生在某一支路，利用其他两个非故障端的正序突变量电压和正序突变量电流计算出T节点的正序突变量电压和正序突变量电流，计算公式为：

其中，

为T节点的正序突变量电压和正序突变量电流，

为从其中一个非故障端计算T节点的正序突变量电压，

为该非故障端的正序突变量电流，

为从另一个非故障端计算T节点的正序突变量电压，

为该非故障端的正序突变量电流。

如果假设故障发生在MT支路的话，那么，非故障端就为N端和S端，则T节点正序突变量电压和正序突变量电流计算方程为：

其中，为T节点的正序突变量电压和正序突变量电流，

为从N端计算T节点的正序突变量电压，

为N端的正序突变量电流，

为从S端计算T节点的正序突变量电压，

为S端的正序突变量电流。

然后，利用双端测距算法即可得到准确的故障点，双端测距算法可以是现有的算法，本实施例中给出一种具体的实现方式，采用如下故障测距方程进行计算：

其中，L_x为故障支路对应端与故障点的距离(即故障支路的保护安装处至故障点的距离)、L为故障支路保护安装处至T节点的线路长度、Z_k为线路单位阻抗；

为故障支路对应端正序突变量电压，

为T节点正序突变量电压，即为上述中的

为故障支路对应端正序突变量电流，

为T节点正序突变量电流，即为上述中的

如果假设故障支路在MT，则故障测距方程为：

其中，L_x为M端与故障点的距离(即MT支路的保护安装处至故障点的距离)、L为MT支路保护安装处至T节点的线路长度，

分别为M端的正序突变量电压和正序突变量电流。

根据求解出的L_x来确定故障点位置。

二、两端运行方式：

在判断为两端运行方式后，紧接着判断发生故障类型，即判断T接线路发生单相故障或者非单相故障，非单相故障为相间故障或者三相故障。单相故障下，在后续的测距方法中采用相关数据的零序分量参与数据处理；相间故障或者三相故障下，在后续的测距方法中采用相关数据的正序突变量分量参与数据处理。

(1)当故障为单相故障时，采用双端测距算法计算故障距离，即采用运行两端电压、电流进行双端测距。由于需要计算运行两端中各端与故障点的故障距离，那么，就需要两个测距方程分别计算，第一个测距方程为：

其中，运行两端为x端和y端，L_x为x端与故障点的故障距离(即x端对应的保护安装处与故障点的距离)、L为x端和y端的线路全长(即x端对应的保护安装处与y端对应的保护安装处的线路距离)、Z_k为线路单位阻抗，

和

分别为运行两端，即x端和y端的零序电压，

和

分别为x端和y端的零序电流。

第二个测距方程为：

其中，L_y为y端与故障点的故障距离(即y端对应的保护安装处与故障点的距离)。

将得到的L_x、L_y与运行两端中对应端支路进行比较，如果L_x不等于运行两端中对应端与T节点的距离长度，即不等于运行两端中对应端支路的长度，则故障发生在运行两端之间的线路上，直接输出故障点位置即可。如果L_x、L_y均等于运行两端中对应端支路的长度，则故障发生在T节点或者非运行支路上。

如果假设运行两端为M端和N端，以M端为例，那么，测距方程为：

其中，

分别为M端和N端的零序电压和零序电流，L_x为M端与故障点的故障距离。同理，通过另外一个方程能够得到L_y，L_y为N端与故障点的故障距离。

如果L_x不等于L_MT，L_y不等于L_NT，则故障发生在M端和N端之间的线路上，直接输出故障点位置即可；如果L_x等于L_MT，并且L_y等于L_NT，则故障发生在T节点或者非运行支路上。

紧接着，如果故障发生在T节点或者非运行支路上，则对运行两端进行单端测距，测距方程为：

其中，L_xT、L_yT分别为运行两端中各端至T节点的线路长度(即各端对应的保护安装处至T节点的线路长度)，

和

分别为运行两端的零序电压，和

分别为运行两端的零序电流，Z_Tx、Z_Ty为T节点到故障点的零序阻抗。

根据Z_Tx、Z_Ty能够分别得到对应端的故障点距离，具体是：根据可以得到对应端的T节点至故障点的距离(当Z_T分别为Z_Tx和Z_Ty时能够得到两个距离值，分别是运行两端对应的故障点距离)，其中，ps1为非运行支路的零序阻抗定值，L为非运行线路全长(即非运行线路保护安装处与T节点的距离长度)，X_T为非运行线路的零序电抗。

如果Z_Tx对应的故障点距离大于L_xT，且Z_Ty对应的故障点距离大于L_yT，则故障发生在非运行支路上；如果Z_Tx对应的故障点距离等于L_xT，且Z_Ty对应的故障点距离等于L_yT，则故障发生在T节点上。

如果假设运行两端为M端和N端，那么，单端测距的方程为：

其中，

分别为M端和N端的零序电压、零序电流，Z为零序单位阻抗，L_MT、L_NT分别为M端和N端至T节点的线路长度(即分别是M端保护安装处和N端保护安装处至T节点的接线长度)。

根据Z_TM、Z_TN能够分别得到M端和N端的故障点距离，如果Z_TM对应的故障点距离大于L_MT，且Z_TN对应的故障点距离大于L_NT，则故障发生在非运行支路上；如果Z_TM对应的故障点距离等于L_MT，且Z_TN对应的故障点距离等于L_NT，则故障发生在T节点上。

若判出故障点在T节点，则直接输出各端支路长度作为故障距离。如果故障发生在非运行支路上，那么，利用运行两端的零序电压和零序电流，计算出T节点的电压和电流，再次进行单端测距，方程为：

其中，

和

分别为从运行两端计算T节点的零序电压。两端运行时，

和

可以通过运行两端互感器所采集的模拟量得到。

如果假设运行两端为M端和N端，那么：

其中，分别为从M侧和N侧计算T节点的零序电压。

根据Z_T计算得到故障点位置，具体为：根据

可以得到T节点至故障点的距离，其中，ps1为非运行支路的零序阻抗定值，L为非运行线路全长(即非运行线路保护安装处与T节点的距离长度)，X_T为非运行线路的零序电抗。

(2)当故障为相间故障或者三相故障时，采用双端测距算法计算故障距离，即采用运行两端电压、电流进行双端测距。由于需要计算运行两端中各端与故障点的故障距离，那么，就需要两个测距方程分别计算，第一个测距方程为：

其中，运行两端为x端和y端，L_x为x端与故障点的故障距离、L为线路全长、Z_k为线路单位阻抗，，

和分别为运行两端的正序突变量电压，

和

分别为运行两端的正序突变量电流。

第二个测距方程为：

其中，L_y为y端与故障点的故障距离。

将得到的L_x、L_y与运行两端中对应端支路进行比较，如果L_x不等于运行两端中对应端与T节点的距离长度，即不等于运行两端中对应端支路的长度，则故障发生在运行两端之间的线路上，直接输出故障点位置即可。如果L_x、L_y均等于运行两端中对应端支路的长度，则故障发生在T节点或者非运行支路上。

如果假设运行两端为M端和N端，以M端为例，那么，测距方程为：

其中，分别为M端和N端的正序突变量电压和正序突变量电流，L_x为M端与故障点的故障距离。同理，通过另外一个方程能够得到L_y，L_y为N端与故障点的故障距离。

如果L_x不等于L_MT，L_y不等于L_NT，则故障发生在M端和N端之间的线路上，直接输出故障点位置即可；如果L_x等于L_MT，并且L_y等于L_NT，则故障发生在T节点或者非运行支路上。

紧接着，如果故障发生在T节点或者非运行支路上，则对运行两端进行单端测距，测距方程为：

其中，L_xT、L_yT分别为运行两端中各端至T节点的线路长度，和分别为运行两端的正序突变量电压，

和

分别为运行两端的正序突变量电流，Z_Tx、Z_Ty为T节点到故障点的正序阻抗。

根据Z_Tx、Z_Ty能够分别得到对应端的故障点距离，具体是：根据可以得到对应端的T节点至故障点的距离(当Z_T分别为Z_Tx和Z_Ty时能够得到两个距离值，分别是运行两端各端对应的故障点距离)，其中，ps1为非运行支路的正序阻抗定值，L为非运行线路全长(即非运行线路保护安装处与T节点的距离长度)，X_T为非运行线路的正序电抗。

如果Z_Tx对应的故障点距离大于L_xT，且Z_Ty对应的故障点距离大于L_yT，则故障发生在非运行支路上；如果Z_Tx对应的故障点距离等于L_xT，且Z_Ty对应的故障点距离等于L_yT，则故障发生在T节点上。

如果假设运行两端为M端和N端，那么，单端测距的方程为：

其中，

分别为M侧和N侧的三周正序突变量电压、三周正序突变量电流，Z为正序单位阻抗，L_MT、L_NT分别为M端和N端至T节点的线路长度。

根据Z_TM、Z_TN能够分别得到M端和N端的故障点距离，如果Z_TM对应的故障点距离大于L_MT，且Z_TN对应的故障点距离大于L_NT，则故障发生在非运行支路上；如果Z_TM对应的故障点距离等于L_MT，且Z_TN对应的故障点距离等于L_NT，则故障发生在T节点上。

若判出故障点在T节点，则直接输出各端支路长度作为故障距离。如果故障发生在非运行支路上，那么，利用运行两端的正序突变量电压和正序突变量电流，计算出T节点的电压和电流，再次进行单端测距，单端测距方程为：

其中，和

分别为从运行两端计算T节点的正序突变量电压。

如果假设运行两端为M端和N端，那么：

其中，

分别为从M侧和N侧计算T节点的正序突变量电压。

根据Z_T计算得到故障点位置，具体是：根据

可以得到T节点至故障点的距离，其中，ps1为非运行支路的正序阻抗定值，L为非运行线路全长(即非运行线路保护安装处与T节点的距离长度)，X_T为非运行线路的正序电抗。

至此对测距方法进行了完整描述，该测距方法的流程如图3所示。

利用RTDS搭建了仿真测试系统，如图4所示。将实际装置接入的测试系统中，设置了几个典型的故障点K1～K10。分别采用正序稳态量、正序故障分量、零序分量、负序分量进行测距。仿真分析结果表明，利用正序故障分量测距效果最好，且适用于各种故障类型，能够准确的判断故障支路，测距精度基本能满足±2.5％或1km。在各故障点经过渡电阻故障时，除K8(K8距离T接点2.5km)点判断支路存在一定的误差外，其余仍能满足精度要求。

结合上述描述的测距方法的实现过程，以下给出几种应用实例。

1)如图1所示，M侧、N侧、S侧两压板均全部投入，按照图1连接光纤通道，判为三端运行模式。

假设K1点发生单相故障，故障选相结果为故障相，采用零序分量进行故障支路判别，故障支路判别方程如下：

从N侧和S侧计算T点的零序电压近似相等，N侧计算的T节点零序电压与S侧计算的T节点零序电压差为0，因此，满足ΔUns0＜ΔUms0≈ΔUmn0，判为MT支路故障。

利用N侧和S侧零序电压、零序电流计算T节点的零序电压、零序电流，计算公式为：

然后，用M侧和T节点的零序电压、零序电流进行双端测距得到故障点，求取方程的根可采用逐次逼近法，最终得到M侧保护安装处至故障点的距离。双端测距方程为：

2)如图1中K1点发生AB相间故障，故障选相结果选为AB相，此时没有零序，因此用零序无法进行故障支路选取，采用三周正序突变量进行故障支路判别，判别方程为：

从N侧和S侧计算T节点的正序突变量电压近似相等，N侧计算的T节点三周突变量正序电压与S侧计算的T节点三周突变量正序电压差几乎为0，因此满足ΔUns1＜ΔUmn1≈ΔUms1，判为MT支路故障。

利用N侧和S侧三周正序突变量电压、三周正序突变量电流计算T节点的三周正序突变量电压、三周正序突变量电流，计算公式为：

然后，用M侧和T节点的三周正序突变量电压、三周正序突变量电流进行双端测距得到故障点，求取方程的根可采用逐次逼近法，最终得到M侧保护安装处至故障点的距离。双端测距方程为：

另外，如果故障发生在NT支路或ST支路，可采用同样的测距算法获得准确的测距结果；如果故障支路判别判为T节点故障，则直接输出各端支路长度作为故障测距结果。

3)按照图2连接光纤通道和投入通道压板，M侧和N侧判为两端运行，S侧断路器分位，S侧退出运行。

如图2中，两端运行时，发生K2点单相故障，故障选相选为故障相，采用M侧和N侧的零序电压、零序电流进行双端测距，得出故障点，求取方程的根可采用逐次逼近法，测距方程为：

双端测距可以躲过过渡电阻的影响，故障发生在K2点时，M端的测距结果和N端的测距结果均判为T节点，此时不能正确反映故障点。

进一步利用M侧和N侧的单端测距结果进行故障点的判别，单端测距方程为：

K2点发生故障，由于助增电流的存在，M端的单端测距结果和N端的测距结果均大于MT支路长度和NT支路长度，利用此判据可判出故障发生在第三支路。

利用M侧的零序电压、零序电流和N侧的零序电压、零序电流计算出T节点的零序电压、零序电流，采用单端测距计算出T节点至故障点K2的距离，T节点单端测距方程为：

4)如图2中，发生AB相间故障，故障选相选AB相，采用M侧和N侧的三周正序突变量电压、三周正序突变量电流进行双端测距，得出故障点，求取方程的根可采用逐次逼近法，测距方程为：

故障发生在K2点时，M端的测距结果和N端的测距结果均判为T节点，此时不能正确反映故障点。进一步利用M侧和N侧的单端测距结果进行故障点的判别，单端测距方程为：

K2点发生故障，由于助增电流的存在，M端的单端测距结果和N端的测距结果均大于MT支路长度和NT支路长度，利用此判据可判出故障发生在第三支路。

利用M侧的三周正序突变量电压、三周正序突变量电流和N侧的三周正序突变量电压、三周正序突变量电流计算出T节点的三周正序突变量电压、三周正序突变量电流，采用单端测距计算出T节点至故障点K2的距离，T节点单端测距方程为：

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种T接线路故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断T接线路是三端运行方式还是两端运行方式；

当T接线路是三端运行方式时：

确定故障是发生在某一条支路上还是发生在T节点，若故障发生在某一条支路上，计算T节点相关的电压和电流，进而利用双端测距算法得到故障点位置；

当T接线路是两端运行方式时：

采用双端测距算法计算运行两端中各端与故障点的故障距离，比较故障距离与对应各端支路的长度，如果计算出的故障距离不等于运行两端中对应端与T节点的距离长度，则故障发生在运行两端之间的线路上；如果计算出的故障距离均等于运行两端中对应端与T节点的距离长度，则故障发生在T节点或者非运行支路上，然后对运行两端进行单端测距，如果单端测距结果大于运行两端中对应端与T节点的距离长度，则故障发生在非运行支路上，接着根据T节点相关的电压和电流进行单端测距，得到故障点位置；

当T接线路是三端运行方式时，根据T接线路发生故障的类型判断计算出的T节点相关的电压和电流的种类：当T接线路发生单相故障时，计算出的T节点相关的电压和电流是零序电压和零序电流；当T接线路发生相间或者三相故障时，计算出的T节点相关的电压和电流是正序突变量电压和正序突变量电流；

在判断为三端或两端运行方式后，紧接着判断发生故障类型，即判断T接线路发生单相故障或者非单相故障，并在不同的故障类型下采取不同的数据处理方式；单相故障下，采用相关数据的零序分量参与数据处理；在相间故障或者三相 故障下，采用相关数据的正序突变量分量参与数据处理。

2.根据权利要求1所述的T接线路故障测距方法，其特征在于，当T接线路是三端运行方式时，

当T接线路发生单相故障时，从各端计算T节点的零序电压，并计算任两个零序电压的差，如果某一个零序电压差小于其他两个零序电压差，且其他两个零序电压差的误差值小于第一设定阈值，则该零序电压差对应的支路为故障支路；如果任两个零序电压差的误差值均小于所述第一设定阈值时，则故障发生在T节点上；

当T接线路发生相间或者三相故障时，从各端计算T节点的正序突变量电压，并计算任两个正序突变量电压的差，如果某一个正序突变量电压差小于其他两个正序突变量电压差，且其他两个正序突变量电压差的误差值小于第二设定阈值，则该正序突变量电压差对应的支路为故障支路；如果任两个正序突变量电压差的误差值均小于所述第二设定阈值时，则故障发生在T节点。

3.根据权利要求1所述的T接线路故障测距方法，其特征在于，当T接线路是三端运行方式时，利用双端测距算法得到故障点位置的故障测距方程为：

其中，L_x为故障支路保护安装处至故障点的距离、L为故障支路保护安装处至T节点的线路长度、Z_k为线路单位阻抗；若故障为单相故障，则

为故障支路对应端零序电压，

为T节点零序电压，

为故障支路对应端零序电流，

为T节点零序电流；若故障为相间或者三相故障，则为故障支路对应端正序突变量电压，

为T节点正序突变量电压，

为故障支路对应端正序突变量电流，

为T节点正序突变量电流。

4.根据权利要求1所述的T接线路故障测距方法，其特征在于，当T接线路是三端运行方式时，若故障发生在某一条支路上，利用非故障端的相关电压和电流计算T节点相关的电压和电流，计算方程为：

其中，若故障为单相故障，则为T节点的零序电压和零序电流，

为从其中一个非故障端计算T节点的零序电压，

为所述其中一个非故障端的零序电流，

为从另一个非故障端计算T节点的零序电压，

为所述另一个非故障端的零序电流；若故障为相间故障或者三相故障，则

为T节点的正序突变量电压和正序突变量电流，为从其中一个非故障端计算T节点的正序突变量电压，

为所述其中一个非故障端的正序突变量电流，

为从另一个非故障端计算T节点的正序突变量电压，

为所述另一个非故障端的正序突变量电流。

5.根据权利要求1所述的T接线路故障测距方法，其特征在于，当T接线路是两端运行方式时，计算运行两端中各端与故障点的故障距离的手段为：

计算公式为：

其中，运行两端为x端和y端，L_x为x端与故障点的故障距离、L为x端和y端的线路全长、Z_k为线路单位阻抗；若故障为单相故障，则

和

分别为x端和y端的零序电压，和

分别为x端和y端的零序电流；若故障为相间或者三相故障，

和

分别为x端和y端的正序突变量电压，

和

分别为x端和y端的正序突变量电流。

6.根据权利要求1所述的T接线路故障测距方法，其特征在于，对运行两端进行单端测距时，测距方程为：

其中，Z_k为线路单位阻抗，L_xT、L_yT分别为运行两端至T节点的线路长度；若故障为单相故障，则

和

分别为运行两端的零序电压，

和

分别为运行两端的零序电流，Z_Tx、Z_Ty为T节点到故障点的零序阻抗；若故障为相间或者三相故障，

和

分别为运行两端的正序突变量电压，

和分别为运行两端的正序突变量电流，Z_Tx、Z_Ty为T节点到故障点的正序阻抗；根据Z_Tx、Z_Ty分别得到对应的故障点距离。

7.根据权利要求1所述的T接线路故障测距方法，其特征在于，当故障发生在非运行支路上时，利用下述计算方程进行单端测距：

其中，若故障为单相故障，则

和

分别为从运行两端计算T节点的零序电压，

和

分别为运行两端的零序电流，Z_T为T节点到故障点的零序阻抗；若故障为相间或者三相故障，

和分别为从运行两端计算T节点的正序突变量电压，和分别为运行两端的正序突变量电流，Z_T为T节点到故障点的正序阻抗；根据Z_T计算得到故障点位置。

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