CN110265979B

CN110265979B - 无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置

Info

Publication number: CN110265979B
Application number: CN201910373023.XA
Authority: CN
Inventors: 萨德克·阿齐兹; 孙明宇; 刘高远; 弗拉基米尔·特兹亚; 丁磊
Original assignee: Sa DekeAqizi
Current assignee: Sa DekeAqizi
Priority date: 2019-05-06
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2039-05-06
Also published as: CN110265979A

Abstract

本发明公开了一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置，该方法与受保护的线路长度无，故障清除时间总是小于传统的故障清除时间。该方法包括以下步骤：测量故障线路三相发送端的电流和电压波形；估计测得的故障线路三相发送端的电流和电压波形的相量，并估算故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗；求解故障距离和故障电阻；设定三极和单极断路器开断的检测指标，判断开断的断路器类型。

Description

无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置

技术领域

本公开涉及一种基于距离继电器的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置。

背景技术

靠近传输线两端的短路故障通常由该端的距离继电器瞬间清除，并且在数百毫秒之后，即在Ⅱ段的工作时间内，故障由线路远端的继电器清除。

由于仪表变压器的不准确性和未知的故障电阻值等多种不确定因素，距离继电器的范围不明确。通常将距离继电器的Ⅰ段设置为在受保护线路的前80％-90％范围内瞬时动作。Ⅰ段保持不受保护的线段称为结束区域。为了清除端部上的故障，引入了Ⅱ段并且以400ms的有意时间延迟对其进行分级，并且与相邻线路的距离继电器协调其操作。

在II段设置一定的延迟后，受保护线路末端部分的故障将被清除。这将导致断路器(CBs)在相对的线路末端处不同时跳闸，称为顺序跳闸。考虑到CB的动作时间，在线路一端连续跳闸超过II段动作时间的情况下，故障仍然存在。这会导致延迟自动重合闸，甚至可能危及系统的稳定性。使用信号将传输跳闸信号发送到远端继电器，以使远端CB尽可能快地断开。因此，端部故障的清除速度要快于II段的运行时间。由于通信延迟，AST比两个线路端CB理想情况下的同时瞬时跳闸(SIT)要慢，但仍然属于高速故障清除。

非通信AST方案的优点是不依赖于信号所需的昂贵的通信基础设施。这些方法可以分为两大类，取决于它们的功能是基于电压和电流基波相量，还是故障产生的高频瞬时分量。基于基波相量的方法被认为更实用，因为它们使用传统距离继电器的电压和电流输入。而基于瞬态分量的方法需要很好的采样频率，这增加了其应用的成本。

现有的基于基波相量的算法依赖于以下一个或多个假设：

(1)故障后电压和电流信号的突变仅来自线路CB的断开；

(2)故障开始前，特定的线路负载条件成立；

(3)网络其余部分的零序和正序阻抗之间的比值等于，大于或小于某个值；

(4)故障线路的声相和故障相之间的相互耦合可以忽略不计；

(5)故障电阻位于特定的范围内；

(6)CB开口的模式，即三极或单极，对于继电器是已知的。

上述重叠假设成立，基于相量的方法就是有效的。上述的前四个假设的是否适用具体取决于运行条件、系统参数和电力系统可能经历的事件。发明人在研究中发现，现有的非通信距离中继方法还存在以下问题：

(1)故障电阻是一个随机变量，可以在很宽的范围内取任何值；

(2)尽管断路器的单极开口可以用于单相接地故障，但并不能保证断路器在单相接地故障下始终打开单极，这是因为继电器可能会错误地识别故障类型。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法及装置，该方法与受保护的线路长度无关，故障清除时间总是小于传统的故障清除时间。

本公开所采用的技术方案是：

一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，该方法包括以下步骤：

测量故障线路三相发送端的电流和电压波形；

估计测得的故障线路三相发送端的电流和电压波形的相量，并估算故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗；

求解故障距离和故障电阻；

设定三极和单极断路器开断的检测指标，判断开断的断路器类型。

进一步的，所述测量故障线路三相发送端的电流和电压波形的步骤包括：

通过距离继电器连续测量每个序网络中故障线路A相发送端的电流和电压数据、故障线路B相发送端的电流和电压数以及故障线路C相发送端的电流和电压数据；

根据测得的故障线路三相发送端的电流和电压数据，绘制故障线路三相发送端的电压和电流波形。

进一步的，所述估计测得的故障线路三相发送端的电流和电压波形的相量的步骤包括：

利用离散傅里叶变换估计故障线路三相发送端的电流和电压波形的基频相量；

计算估计得到的电流波形的基频相量的平均值，将其作为远端断路器开断前的电流相量；并计算估计得到的电压波形的基频相量的平均值，将其作为远端断路器开断前的电压相量。

进一步的，所述估算故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗的步骤包括：

测量故障前线路发送端的电压和电流相量，并对故障前线路发送端的电压和电流相量进行估算；

将故障线路每相发送端的电压相量估计值与故障线路每相发送端的电流相量估计值和故障前线路发送端的电流相量估算值的和相比，得到线路每相发送端的电压和电流相量的阻抗。

进一步的，所述求解故障距离和故障电阻的步骤包括：

利用故障线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗，构建故障线路发送端的电压和电流相量与故障距离之间的关系表达式；

分离故障线路发送端的电压和电流相量与故障距离之间的关系表达式的实部和虚部，得到故障距离和故障电阻的闭式解。

进一步的，所述故障线路发送端的电压和电流相量与故障距离之间的关系表达式为：

其中，Z_L,0为零序网络阻抗，Z_L,1为正序网络阻抗，Z_L,2为负序网络阻抗，α为故障距离；U为电压源，

为故障线路A相发送端的电流相量；

为零序网络中故障线路发送端的故障电流；

为正序网络中故障线路发送端的故障电流；

为负序网络中故障线路发送端的故障电流；

为故障线路上故障位置点的电流；

为零序网络中故障线路发送端的故障电压；

为正序网络中故障线路发送端的故障电压；

为负序网络中故障线路发送端的故障电压。

进一步的，所述三极断路器开断的检测指标为：

其中，I_f,i(t)为序网络i故障线路故障点的电流，I_f,j(t)为序网络j故障线路故障点的电流。

进一步的，所述单极断路器开断的检测指标为|D₀(t)|和K_1P,i(t)；其中，|D₀(t)|为：

其中，I_s,j(t)为t时刻序网络j故障线路发送端的电流；I_s,0(t)为t时刻零序网络线路发送端的电流；

K_1P,i(t)为：

其中，

其中，

和

是从t_set到t_start期间估计的发送端电压和电流相量的平均值。

进一步的，所述利用三极断路器开断和单极断路器开断的检测指标判定开断的断路器类型的步骤包括：

若指标K_3P低于设定的阈值，则开断的断路器为三级断路器；

若指标|D₀(t)|在故障出现后的初始多个周期内比其初始值增加50％，则开断的断路器为单极断路器；

若指标K_1P,2超过预先设定的阈值，则开断的断路器为单极断路器。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行如上所述的一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法。

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上所述的一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法。

通过上述技术方案，本公开的有益效果是：

本公开提出的实现非通信高速距离中继的方法与受保护线路长度无关，故障清除时间总是小于传统的故障清除时间；在线路长度的50％处加速顺序跳闸，将平均故障清除时间大大减少，并且在II段工作时间中仅在线路长度的4％左右处留下故障；除了在II段工作时间且作为备用保护的情况下，保证距离继电器不会对相邻线路上的故障进行操作。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。

图1是根据一种或多种实施方式的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法流程图；

图2是根据一种或多种实施方式的双源系统的单线图；

图3是根据一种或多种实施方式的在单相对地故障下对每个序网络单独进行分析的电路；

图4是根据一种或多种实施方式的39母线测试系统中线路9-8的送端电流真实相量和正序估计相量图大小对比图；

图5是根据一种或多种实施方式的序网络i中故障线路经过三极ORCB后的两部分PI模型图；

图6是根据一种或多种实施方式的三极、单极ORCB检测逻辑框图；

图7是根据一种或多种实施方式的用于继电器HIT测试的双源RTDS测试装置结构图；

图8是根据一种或多种实施方式的在不同的传输角和故障电阻下，非通信高速距离中继方法与传统距离中继方法的覆盖范围图；

图9是根据一种或多种实施方式的双源测试系统中的继电性能表；

图10是根据一种或多种实施方式的母线测试系统中的中继性能表；

图11是根据一种或多种实施方式的继电器记录的三相电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

名词解释：

(1)AST，为加速顺序跳闸。

(2)DFT，为离散傅里叶变换。

(3)ORCB，为远端断路器开断。

(4)CB，为断路器。

一种或多种实施例提供一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，通过远端断路器开断(ORCB)后的测量可以准确获得故障距离，定义了两组指数来推断三极或单极断路器的开断，提高安全性。

请参阅附图1，该方法包括以下步骤：

S101，测量故障线路三相发送端的电流和电压波形。

具体的，所述步骤101中，通过高速距离继电器连续测量故障线路A相发送端的电流和电压波形i_s，A(t)、v_S，A(t)，故障线路B相发送端的电流和电压波形i_s，B(t)、v_S，B(t)以及故障线路C相发送端的电流和电压波形i_s，c(t)、v_S，C(t)。

图2的(a)为正常条件下双源系统的单线图。用等效的戴维宁对周围的有源网路进行建模。图2的(b)和图2的(c)分别表示距线路终端距离为α的故障期间，同一系统远端断路器打开之前和之后的单线图。与图2的(a)、图2的(b)和图2的(c)的电路相关的时间周期分别称为故障前、远端断路器打开前和远端断路器打开后的故障周期。图2的(a)中，

分别为故障前线路发送端的电压相量、电流相量；

分别为故障前线路接收端的电压相量、电流相量；图2的(b)中，

分别为远端断路器打开前线路发送端的电压相量、电流相量；

分别为远端断路器打开前线路接收端的电压相量、电流相量；

为远端断路器打开前线路上故障点的电流相量；图2的(c)中，

分别为远端断路器打开后线路发送端的电压相量、电流相量；

分别为远端断路器打开后线路接收端的电压相量、电流相量；

为远端断路器打开后线路上故障点的电流相量。

图3表示本实施例中用于在单相对地故障(1-ph-g fault)下对每个序网络单独进行分析的电路，图3中(a)表示在ORCB前的情况，图3中(b)表示在三极ORCB后的情况，图3中(c)表示单极ORCB之后。下标i取0,1或2，分别代表零序、正序和负序网络。另外，Z_L,i为序网络i中受保护线路的串联阻抗。当i＝0表示的零序网络和i＝2表示的负序网络不包含有源时，E_s,i的值为0。图3的每个电路中的电流源基本上代替了故障电阻和另外两个序网络的串联连接。三极ORCB的建模通过在所有序网络中打开远程线路端来实现，如图3中(b)所示。单极ORCB可以通过用所有序网络中相同的未知电压源替换RCB来建模。为证明这一点，用上标A，B，C和0,1,2分别表示相应相位和序网络的变量。在单极ORCB之后，开路相的电流下降到零，并且两个非故障相的RCB触点上的零电压保持不变。

这意味着在A相出现1-ph-g故障后，以下关系成立：

利用对称分量法，由式(1)可得：

根据式(2)的第一个等式，所有序网络中的RCB可以由类似的电压源u代替，如图3中(c)的电路所示。该电路中的节点电压和分支电流可以表示为未知变量u的函数。由式(2)的第二个等式，可以容易地得到u的值。以这种方式，可以确定ORCB后故障线路的电流和电压。

S102，估计步骤101测量到的故障线路三相发送端的电流和电压波形的基频相量。

序网络被假定为具有相同频率的正弦输入的线性时不变电路。线路单相发送端的电流和电压波形分别可以通过相量法得到最有效的相量。然而，实际中，在不同的时间段没有不同的序网络，本实施例处理的是一个发生故障的三相电力系统，然后是远端断路器开断。此外，除了受保护的线路参数之外，三相系统的参数通常不用于继电器。

本实施例中，假定序网络为具有相同频率的正弦输入的线性时不变电路，则电路的电压和电流响应可以通过向量法得到最有效的相量。采用离散傅里叶变换(DFT)来估计故障线路三相发送端的电流和电压波形的基频相量。与其他相量估计方法类似，DFT本质上是一个非理想的滤波器。当输入波形的幅值和/或相角发生突变时，DFT估计的相量需要一段时间才能稳定在新的稳态值。与DFT窗口长度相等的时间称为过渡期。求得所估计相量的平均值来表示远端断路器开断前的电压和电流相量，并且当估计相量在平均周期内取平均值时忽略时间参数。

具体的，所述步骤102中，估计故障线路三相发送端的电流和电压波形的基频相量，采用如下方案实现的：

将t_f和t_o分别作为故障初始时刻和远端断路器开断时刻，估计故障线路三相发送端电压和电流波形的基频相量随时间的变化。理想地情况下，期望估计的相量在相应时段期间与其对应的真实相量相匹配。例如，I_s,i(t)为t时刻估计的序网络i故障线路发送端的电流，则有：

其中，

为故障前，序网络i线路发送端的电流；

为距离继电器打开前，序网络i故障线路发送端的电流；

为距离继电器打开后，序网络i故障线路发送端的电流。

请参阅附图4，给出了在39母线测试系统中，与线路9-8故障相关联的真值和DFT估计的正序电流相量的大小。可以看出，在故障开始时刻和远端继电器打开之后，DFT估计相量向新的稳态值移动。一旦经过过渡时期，估计的相量就会稳定在其相应的真实值。在故障开始后的前几个周期内，计的相量通常不如在故障产生的直流和谐波相量衰减之后测量准确。在一段时间内，求估计相量的平均值是一种有效的方法可以减轻其不必要的瞬态震荡。本实施例采用DFT估计方法更可靠地表示远端继电器打开前电压和电流相量，即标有fault上标的相量。当估计相量在平均周期内取平均值，例如从t_set到t_start，估计相量的时间参数就会被忽略。为了区分平均相量与相对应的真实值，前者使用了条形符号来标记。

S103，估算线路三相发送端的电压和电流相量的阻抗。

与传统继电器的阻抗轨迹检测方法相同，距离保护测量阻抗随着过度电阻变化的轨迹可以利用故障前保护测量到的电压、电流经过估算得到。

以A相为例，估算线路A相发送端的电压和电流相量的阻抗，采用如下方案实现：

将故障线路A相发送端的电压相量估计值与故障线路A相发送端的电流相量估计值和故障前线路发送端的电流相量估算值的和相比，得到线路A相发送端的电压和电流相量的阻抗。

线路A相发送端的电压和电流相量的阻抗的表达式为：

其中，V_s,A(t)为t时刻估计的故障线路A相发送端的电压相量；I_s,A(t)为t时刻估计的故障线路A相发送端的电流相量；I_s,0(t)为故障前线路发送端的电流相量；k为估算系数。

线路B相发送端的电压和电流相量的阻抗的估算方法、线路C相发送端的电压和电流相量的阻抗的估算方法与线路A相发送端的电压和电流相量的阻抗估算方法相似，在本实施例中不再赘述。

S104，故障定位。

具体的，所述步骤104中，故障定位，采用如下方案实现的：

S104-1：构建故障线路发送端的电压和电流相量与故障距离之间的关系表达式。

在步骤104中，定位出远端继电器打开后，线路的故障距离，得到了距离继电器测量的电压和电流相量与故障距离之间的关系，获得的故障距离的闭合解适用于单极和三极远端继电器开断。

三极远端继电器打开后，受保护线路的受端电流为零。因此，三极远端继电器是通过在所有序电网络中打开线路的这一端来建模的。将KCL应用于三极远端继电器打开前、后各序网络的故障位置，可得到：

其中，

为距离继电器打开前，序网络i故障线路发送端的电流相量；

为距离继电器打开前，序网络i故障线路接收端的电流相量；

为距离继电器打开前，序网络i故障线路上故障点的电流相量；

为距离继电器打开后，序网络i故障线路发送端的电流相量；

为距离继电器打开后，序网络i故障线路上故障点的电流相量。

在传输系统中，单极远端继电器可用于单相接地(1-ph-g)故障，A相出现单相接地(1-ph-g)故障后，以下关系成立：

其中，

为远端继电器打开后，线路B相电压相量；

为远端继电器打开后，线路C相电压相量；

为远端继电器打开后，线路A相电流相量。

利用对称分量法，由式(6)可得：

其中，

为远端继电器打开后，零序网络中线路电压相量；

为远端继电器打开后，正序网络中线路电压相量；

为远端继电器打开后，负序网络中线路电压相量；

为远端继电器打开后，零序网络中线路接收端的电流相量；

为远端继电器打开后，正序网络中线路另一终端的电流相量；

为远端继电器打开后，负序网络中线路另一终端的电流相量。

由图3中(c)和式(7)的第二个式子可得：

其中，

为远端继电器打开后，零序网络中线路发送端的电流；

为远端继电器打开后，正序网络中线路发送端的电流；

为远端继电器打开后，负序网络中线路发送端的电流；

为远端继电器打开后，线路上故障位置点的电流。

故障位置电压与序网络i发送端电压的关系为：

其中，

为序网络i线路上故障位置电压相量；

为序网络i故障线路发送端电压相量；α为距线路送端的距离；Z_L,i为序网络i中受保护线路的串联阻抗；

为序网络i故障线路发送端电流相量；

用R_f表示故障电阻，由式(8)可得：

通过对序网络写成式(9)的形式，可得故障距离与故障线路发送端的电压和电流相量之间的关系为：

为故障线路A相发送端的电流相量。

可见，式(11)将故障距离和故障电阻与故障线路发送端电压和电流相量联系起来。

S104-2，获取故障距离和故障电阻的闭式解。

将式(11)表示为下列等式：

其中，U、

和

为复变量，通过故障继电器测量得到，α和R_f为故障距离和故障电阻，是未知变量。

通过分离关系式(11)的实部和虚部，可以得到α和R_f两个新的实部方程。下示方程组给出了故障距离和电阻的闭式解：

需要注意的是，公式(13)是基于在远端继电器打开之后取得的线路A相发送端的电压和电流相量形成的。这意味着能够使用闭式解(13)的先决条件是得到远端继电器的瞬时值。

S105，定义三极和单极断路器开断的检测指标。

公式(12)的方程组可以在任何瞬时时刻得到，但只有建立在远端继电器打开前的相量上才有效。因此，公式(12)给出了打开远端继电器后故障距离的真实值。另一方面，在t_start之后的几个周期内，远端继电器可以在任意瞬时时刻打开。因此，在步骤105中，定义了三极和单极断路器开断检测的两个指标，从而确定所得到故障距离。

具体的，所述步骤105采用如下方案实现：

S105-1，定义三极断路器开断的检测指标。

三极远端继电器打开后，故障将从所有序网络中的线路发送端提供。在单相接地(1-ph-g)故障下，正序、负序和零序故障电流相等，即

请参阅附图5的电路，可得：

其中，Y_L,i是序网络i中受保护线路的并联导纳，并且

由于公式(14)中故障电流相量相同，所以每两个相量的差值之和为零。相反，如果这些相量相等，它们差的绝对值之和就不为零。因此，可以利用三序网络中故障电流的封闭性来检测三极远端继电器。

所述步骤105-1中，在随时间估计的相量上定义以下指标：

假设故障电流仅由线路发送端提供，可得到公式(15)，但该式在远端继电器打开前不成立，因此，公式(17)在远端继电器打开前不为零，在远端继电器打开后为零，因此，K_3P(t)在故障开始后就会被持续估算。

当该指数K_3P(t)低于预定的阈值(理想情况下为零)时，三极断路器开断得到确认。

S105-2，定义单极断路器开断的检测指标。

在单极远端继电器打开后，发送端和接收端的电压和电流相量的幅值和相角可以根据不同因素而增大或减小。为了得到可靠的单极远端继电器的检测指标，本实施例对单极远端继电器进行更深入的分析。

假设变量ΔI表示单极远端继电器打开后故障电流的变化，则单极远端继电器打开前和后的故障电流

将具有以下关系：

假设故障电流与故障线路的发送端和接收端之间按照β_i和(1-β_i)成比例地分配，则在远端继电器打开前有：

其中，

为故障线路的发送端故障电流；

为故障线路的接收端故障电流。

假设Z_loop,i表示由电压源u产生的远端继电器打开后电流回路的环路阻抗。该回路为图2的(c)电路中电压源开路所形成的路径。根据叠加定理，得到序网络i中故障线路远端继电器打开后的发送端和接收端电流为：

式中，电压源u表示单级远端继电器。

由图3可知，故障类型为单相接地(1-ph-g)故障时，单极远端继电器前、后故障线路的发送端电流可由下式计算：

上述的公式(21)和(22)仅在单级远端继电器瞬时已知时才适用。在实际应用中，这种识别不能应用于继电器随时间连续估计的相量，如I_s,i(t)和V_s,i(t)。为了克服这个问题，使用随时间变化的估计相量和参数来定义下面两个表达式：

其中，

和

是从t_set到t_start期间估计的送端电压和电流相量的平均值。利用DFT估计的相量，由式(12)估算故障距离和电阻。因此，对α和R_f的估计是时间的函数，在故障开始后的前几个周期内可能有轻微的振荡，在公式(23)和公式(24)中与时间参数一起使用。

理想情况下，可以使用式(19)和式(20)来表示。

式中，

其中，β_i为故障电流在故障线路送端和受端之间的比例分配系数。

当t≥t₀时，通过公式(23)和公式(24)分别求出

和

另一方面，对于靠近故障线路接收端的故障，β_i的大小取小值。也就是说γ_i在这样的故障下将很小，理想情况下为零。单极远端继电器打开后，公式(24)的幅值由一个很小的值上升到故障后受端电流的幅值。可以看出，这种幅值的变化在零序网络中比在负序网络中更为普遍。因此，使用|D₀(t)|作为单极断路器开断的一个指标。

实际应用中，故障电路各分支的阻抗主要是感性阻抗。由此得出，公式(20)中远端继电器打开后的电流中涉及的

与发送端电流几乎相同，并且与接收端电流的相位相反。当t＜t₀时，根据式(25)、(23)和式(24)可以得到相同的复数值。利用这两个性质，引入下面的表达式作为单极远端继电器开断检测的另一个指标，为：

在单极远端继电器打开前，公式(27)等号右边的两项是相等地，因此它们的差为零。单极远端继电器后，公式(27)右侧的第一项增大，而第二项不变，因此K_1P,i为正。因此，将大于K_1P,i中预定值的幅值变化看作是单极继电器开断的检测指标。

S106，利用步骤S105定义的三极和单极断路器开断的检测指标判定是三极断路器还是单极断路器开断。

请参阅附图6，为了证实三极断路器断开，在一段时间T_D内，指标K_3P应低于预先设定的阈值ε₃,此处设定为10ms。一旦|D₀(t)|在故障出现后的初始几个周期内比其初始值增加50％，则确认为单极断路器断开。此外，将K_1P,2超过预定阈值作为单极断路器开端的指标。仿真结果表明，负序指数的变化大于零序指数的变化，因此采用负序指数。证明单极断路器断开的时间延迟表示为T_D，与证明三极断路器断开一样。

对于电阻为零的故障，采用公式(11)计算故障距离在远端继电器打开前和远端继电器打开后都是准确的。为了利用这个性质，如果估计的故障电阻在很长一段时间内可以忽略不计，比如100ms，则发出跳闸指令。这将使继电器跳闸内部故障，即使在极少数情况下继电器会延迟检测或可能无法检测到继电器开断。

为了验证本实施例提出的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法的有效性，对本实施例提出的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法的性能进行评估。

在本实施例中，使用通用的230kV双源系统以及New England 39-bus系统作为测试系统在实际的1-ph-g故障事件中记录的电压和电流波形被应用到上述的实现非通信高速距离中继的方法，以证明其优于传统距离继电器。

测试系统使用RSCAD建模，然后加载到RTDS机架上，其中包括五个双核PB5处理器卡。此外，两个距离继电器使用RSCAD建模并加载到另一个RTDS机架上。测试系统和继电器机架彼此物理连接，以向继电器提供所需的电压和电流波形，并将继电器连接到测试系统中相关的CB上。在各种故障条件下产生的波形通过具有400Hz截止频率的二阶巴特沃斯抗锯齿滤波器。以3200Hz的采样率对滤波后的信号进行采样。DFT以及用于从电流信号中去除衰减DC分量的数字模拟滤波器被用来估计电压和电流波形的基频相量。

将通过同步瞬时跳闸(SIT)或AST以提供快速故障清除的线路长度部分定义为中继方案的高速覆盖。II段的有意时间延迟设置为300ms。从高速覆盖和平均故障清除时间两个方面比较了传统继电器和上述距离继电器对系统的保护。

采用图7所示的通用双源测试装置对本实施例提出的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法进行性能评估。在受保护的100km长的线路上的50个不同位置大量设置1-ph-g故障。利用式(9)的经验公式对圆弧进行建模，并与0Ω,10Ω或25Ω固定电阻中的一个并联。对于功率角δ_s-δ_r，测试了值为0°,10°和20°三种情况。两个电源阻抗都被设置为其基准值的50％、100％和200％，如图7所示。平均周期在故障发生后的20ms开始，10ms结束。图8比较了不用功率角和故障电阻下上述距离中继方法和传统距离中继方法的高速覆盖范围。

为了进一步证明所提出的实现非通信高速距离中继的方法的适用性，对于50km,150km和200km的线路长度重复之前的模拟，得到的结果如图9所示的双源测试系统中的继电性能表。可以看出，本实施例所提出的距离中继方法仍然有效，而与受保护的线路长度无关。所提出的距离中继方法的故障清除时间总是小于传统的故障清除时间。获得三极和单极继电器开断的时间与发出本地跳闸命令之间的时间平均分别为32和27ms。

本实施例还对上述的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法进行综合评估，具体实现方式如下所示：

39母线测试系统包括34条传输线，12个变压器和10个同步发电机。在该系统的每条传输线上的50个不同位置处施加多个故障电阻为0Ω到25Ω的1-ph-g故障。通过对20000多个模拟案例的研究，得到的结果如图9所示的母线测试系统中的中继性能表。

传统和上述距离中继方法在故障线路上产生相同的SIT覆盖。使用本实施例所提出的距离中继方法，AST大约在线路长度的50％处发生，这将平均故障清除时间减少到93ms，并且在II段工作时间中仅在线路长度的4％左右处留下故障。传统的距离中继方法还在线路长度的一小部分上提供AST，因为它们的阻抗在ORCB后发生稍微移位。还观察到，除了在II段工作时间且作为备用保护的情况下，所提出的距离中继方法不会对相邻线路上的故障进行操作。

本实施例还通过160km230kV输电线路的真实1-ph-g故障记录对所提出的距离继电器进行测试，具体实现方式如下所示：

相关的CB只能打开三极继电器。在允许的到达传输跳闸方案(PUTT)中使用两个距离继电器以在受保护线路上提供快速故障清除，并将电力线载波(PLC)作为通信介质。

在2017年的一次事故中，线路在距离一端145km处发生了1-ph-g故障，即α＝90.6％。从线路末端距离继电器的故障记录数据中提取故障电压和电流波形。据报道，线路一端在I段运行时间开通，另一端在II段运行时间开通。传输跳闸信号似乎是靠近故障的继电器发出的，但没有证据表明远端继电器接收到该信号。

图11为继电器记录的三相电流波形。故障发生在t＝0ms处，三极继电器开断在t＝0处开始，在t_o＝130ms处结束。在RCB三极开路之后，传统继电器的视在阻抗稍微移位但仍然保持在继电器的II段工作特性内。最后，在故障发生后大约470ms后，LBC断开线路。然而，从图11可以看出，当T_D＝10ms时，一旦三极继电器开断指数降至零，所提出的继电器在t_τ＝152ms时断开LCB。

本实施例提出的无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法，实现对传输线路的整个长度进行高速保护，加速了受保护线路末端故障的中继决策时间；通过远端断路器开断(ORCB)后的测量可以准确获得故障距离。为了实现较高的安全性，本实施例提出的方法定义了两组检测指标来推断三极或单极断路器开关，与现有的AST方法不同，该方法不对系统参数或运行条件施加任何约束，以使系统工作良好，能够为线路全长的96％提供快速故障清除，而不需要发送信号，将1-ph-g故障的故障清除时间减半。本实施例提出的实现非通信高速距离中继的方法可以单独使用，也可以与其他继电方案并行使用，以保证线路的高速保护，该方法也可以很容易地扩展到其他故障类型。

一种或多种实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法。

一种或多种实施例还提供一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种无信号传输线路中实现非通信高速距离中继的方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。