CN110780152A - 一种自适应线路保护故障测距方法及系统 - Google Patents

一种自适应线路保护故障测距方法及系统 Download PDF

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薛明军
张灏
陈福锋
邹磊
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    • G01R31/081Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
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Abstract

本发明公开了一种自适应线路保护故障测距方法及系统,方法包括:线路发生故障时,获取三相电流量及三相开关位置信息,并计算正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量;判断线路两侧的运行方式,确定故障测距方法;根据确定的故障测距方法进行故障测距计算,得到故障测距结果。当有一侧为空充方式时,则采用单端测距方法;当两端均正常运行时,若两侧均满足正序电流可用判别条件时,采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法,若任意一侧不满足,且任意一侧满足零序电流可用判别条件,说明有一侧为弱电源测,此时采用基于零序回路的序网络图构建双端测距方法;若上述条件均不满足,则说明双端测距不可用,则采用单端测距方法。

Description

一种自适应线路保护故障测距方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域,具体涉及一种自适应线路保护故障测距方法及系统。
背景技术
故障测距模块是线路保护装置中的重要逻辑,故障测距的准确性直接影响到一次设备故障排查的效率。
现有线路保护中的故障测距算法主要是基于双端测距方法,以及单端测距方法的简单应用,在现有电力系统存在的各类复杂运行方式以及故障方式下,适应性略显不足,主要体现在对于弱馈方式下发生区内故障时,弱馈侧保护安装处电流的正序分量非常小,简单的采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法,会产生较大计算误差,导致测距结果不准确;对于非弱馈方式区内不接地故障,两侧保护安装处电流的零序分量非常小,简单的采用基于零序回路序网图构建的双端测距方法,亦会产生较大计算误差,导致测距结果不准确。
发明内容
目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种自适应线路保护故障测距方法及系统,能够自适应选取最佳的故障测距逻辑,提高故障测距准确性。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种自适应线路保护故障测距方法,包括:
线路发生故障时,获取三相电流量及三相开关位置信息,并计算正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量;
基于三相电流量及三相开关位置信息、正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量,判断线路两侧的运行方式;
根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法;
根据确定的故障测距方法进行故障测距计算,得到故障测距结果。
所述的自适应线路保护故障测距方法,根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法,包括:
A)当任意一侧为空充方式时,则采用单端测距方法;
B)当两侧均不为空充方式,即两端均正常运行时,对正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量进行判别:
1)若两侧均满足正序电流可用判别条件,则说明系统两侧均非弱电系统,正序分量可用,采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法;
2)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且至少一侧满足零序电流可用判别条件,说明有一侧为弱电源测,此时正序分量不可用,零序分量可用,采用基于零序回路的序网络图构建双端测距方法;
3)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且两侧均不满足零序电流可用判别条件,则说明双端测距不可用,则采用单端测距方法。
所述的自适应线路保护故障测距方法,一侧为空充方式的判别条件为:有一侧三相开关处于分位,且三相电流量均小于无流门槛。
所述的自适应线路保护故障测距方法,正序电流可用判别条件为:正序电流分量大于1/8的零序电流分量且正序电流分量大于0.2倍的额定电流。
所述的自适应线路保护故障测距方法,零序电流可用判别条件为:零序电流分量大于8倍的正序电流分量,且零序电流分量大于8倍的负序电流分量,且零序电流分量大于0.2倍的额定电流。
所述的自适应线路保护故障测距方法,基于正序回路的序网络图构建双端测距方法,包括:
其中,Dmf为测距结果,Dl线路全长,对于正序分量双端测距法,Z1为线路单位长度正序阻抗,本侧正序电压,为对侧正序电压,本侧正序电流,对侧正序电流。
所述的自适应线路保护故障测距方法,基于零序回路的序网络图构建双端测距方法,包括:
其中,Dmf为测距结果,Dl线路全长,Z0为线路单位长度零序阻抗,本侧零序电压,为对侧零序电压,本侧零序电流,对侧零序电流。
单端测距方法根据选相结果选择计算方法,
若选相为单相接地故障,则其计算公式为
若非单相接地故障,采用相间阻抗计算,其计算公式为
式中,Zm为测量阻抗,为故障相电压,为故障相电流,kz为零序补偿系数,为零序电流,为故障相间电压,为故障相间电流,Dmf为M侧到故障点的距离,Xm为测量阻抗的电抗分量,Xl为线路正序阻抗定值的电抗分量,Dl为线路全长。
第二方面,提供一种自适应线路保护故障测距系统,包括:
数据获取处理模块,用于:线路发生故障时,获取三相电流量及三相开关位置信息,并计算正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量;
比较判断模块,用于:基于三相电流量及三相开关位置信息、正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量,判断线路两侧的运行方式;
故障测距方法确定模块,用于:根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法;
计算模块,用于根据确定的故障测距方法进行故障测距计算,得到故障测距结果。
在一些实施例中,所述故障测距方法确定模块,根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法,包括:
A)当任意一侧为空充方式时,则采用单端测距方法;
B)当两侧均不为空充方式,即两端均正常运行时,对正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量进行判别:
1)若两侧均满足正序电流可用判别条件,采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法;
2)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且至少一侧满足零序电流可用判别条件,采用基于零序回路的序网络图构建双端测距方法;
3)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且两侧均不满足零序电流可用判别条件,则采用单端测距方法。
有益效果:本发明提供的自适应线路保护故障测距方法及系统,线路发生故障时,首先判断线路两侧的运行方式,当有一侧为空充方式时,则采用单端测距方法;当两端均正常运行时,若两侧均满足正序电流可用判别条件时,则说明系统两侧均非弱电系统,采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法,若任意一侧不满足,且任意一侧满足零序电流可用判别条件,说明有一侧为弱电源测,此时采用基于零序回路的序网络图构建双端测距方法;若上述条件均不满足,则说明双端测距不可用,则采用单端测距方法。采用本发明的方法,解决了弱馈等特殊故障方式下双端测距不准确的问题。对于线路是否为空充方式以及是否有一侧为弱电系统能够进行有效的区分,从而选取最优的故障测距方法,使得故障测距结果更加准确。
附图说明
图1是本发明实施例的自适应线路保护故障测距方法流程图;
图2是本发明实施例的自适应线路保护故障测距系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种自适应线路保护故障测距方法,包括:
线路发生故障时,两侧线路保护装置通过采样获取三相电流量及三相开关位置信息,并计算正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量;
基于三相电流量及三相开关位置信息、正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量,判断线路两侧的运行方式;根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法;
A)当任意一侧为空充方式时,则采用单端测距方法;
B)当两侧均不为空充方式,即两端均正常运行时,两侧线路保护装置分别对电流序分量(正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量)进行判别:
1)若两侧均满足正序电流可用判别条件,则说明系统两侧均非弱电系统,正序分量可用,采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法;
2)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且至少一侧满足零序电流可用判别条件,说明有一侧为弱电源测,此时正序分量不可用,零序分量可用,采用基于零序回路的序网络图构建双端测距方法;
3)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且两侧均不满足零序电流可用判别条件,则说明双端测距不可用,则采用单端测距方法。
根据确定的故障测距方法进行故障测距计算,得到故障测距结果。
在一些实施例中,一侧为空充方式的判别条件为:有一侧三相开关处于分位,且三相电流量均小于无流门槛。
正序电流可用判别条件为:正序电流分量大于1/8的零序电流分量且正序电流分量大于0.2倍的额定电流。其中,额定电流为每台电流互感器对应的额定电流,为固定值。
零序电流可用判别条件为:零序电流分量大于8倍的正序电流分量,且零序电流分量大于8倍的负序电流分量,且零序电流分量大于0.2倍的额定电流。
基于正序回路的序网络图构建双端测距方法,包括:
其中,Dmf为测距结果,Dl线路全长,对于正序分量双端测距法,Z1为线路单位长度正序阻抗,本侧正序电压,为对侧正序电压,本侧正序电流,对侧正序电流。
所述的自适应线路保护故障测距方法,基于零序回路的序网络图构建双端测距方法,包括:
其中,Dmf为测距结果,Dl线路全长,Z0为线路单位长度零序阻抗,本侧零序电压,为对侧零序电压,本侧零序电流,对侧零序电流。
所述的自适应线路保护故障测距方法,单端测距方法根据选相结果选择计算方法,
若选相为单相接地故障,则其计算公式为
若非单相接地故障,采用相间阻抗计算,其计算公式为
式中,Zm为测量阻抗,为故障相电压,为故障相电流,kz为零序补偿系数,为零序电流,为故障相间电压,为故障相间电流,Dmf为M侧到故障点的距离,Xm为测量阻抗的电抗分量,Xl为线路正序阻抗定值的电抗分量,Dl为线路全长定值。
在一些实施例中,如图1所示,线路发生故障时,两侧线路保护装置通过采样获取三相电流量及三相开关位置信息,并计算正序、负序、零序分量;首先判断线路两侧的运行方式,当有一侧三相开关处于分位,且三相电流均小于无流门槛0.05A时,认为是空充方式时,采用单端测距方法;当两端均正常运行时,两侧线路保护装置分别对电流序分量进行判别,若正序电流大于1/8的零序电流分量且正序电流大于0.2倍的额定电流,则说明系统两侧均非弱电系统,正序分量可用,采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法;若任一侧不满足上述条件,且任意一侧满足零序电流大于8倍的正序电流和8倍的负序电流,且零序电流大于0.2倍的额定电流,说明有一侧为弱电源测,此时正序分量不可用,零序分量可用,采用基于零序回路的序网络图构建双端测距方法;若上述条件均不满足,则说明双端测距不可用,则采用单端测距方法。
实施例2
如图2所示,一种自适应线路保护故障测距系统,包括:
数据获取处理模块,用于:线路发生故障时,获取三相电流量及三相开关位置信息,并计算正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量;
比较判断模块,用于:基于三相电流量及三相开关位置信息、正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量,判断线路两侧的运行方式;
故障测距方法确定模块,用于:根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法;
计算模块,用于根据确定的故障测距方法进行故障测距计算,得到故障测距结果。
在一些实施例中,所述故障测距方法确定模块,根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法,包括:
A)当任意一侧为空充方式时,则采用单端测距方法;
B)当两侧均不为空充方式,即两端均正常运行时,对正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量进行判别:
1)若两侧均满足正序电流可用判别条件,采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法;
2)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且至少一侧满足零序电流可用判别条件,采用基于零序回路的序网络图构建双端测距方法;
3)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且两侧均不满足零序电流可用判别条件,则采用单端测距方法。
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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自适应线路保护故障测距方法,其特征在于,包括:
线路发生故障时,获取三相电流量及三相开关位置信息,并计算正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量;
基于三相电流量及三相开关位置信息、正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量,判断线路两侧的运行方式;
根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法;
根据确定的故障测距方法进行故障测距计算,得到故障测距结果。
2.根据权利要求1所述的自适应线路保护故障测距方法,其特征在于,根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法,包括:
A)当任意一侧为空充方式时,则采用单端测距方法;
B)当两侧均不为空充方式,即两端均正常运行时,对正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量进行判别:
1)若两侧均满足正序电流可用判别条件,采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法;
2)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且至少一侧满足零序电流可用判别条件,采用基于零序回路的序网络图构建双端测距方法;
3)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且两侧均不满足零序电流可用判别条件,则采用单端测距方法。
3.根据权利要求2所述的自适应线路保护故障测距方法,其特征在于,一侧为空充方式的判别条件为:有一侧三相开关处于分位,且三相电流量均小于无流门槛。
4.根据权利要求2所述的自适应线路保护故障测距方法,其特征在于,正序电流可用判别条件为:正序电流分量大于1/8的零序电流分量且正序电流分量大于0.2倍的额定电流。
5.根据权利要求2所述的自适应线路保护故障测距方法,其特征在于,零序电流可用判别条件为:零序电流分量大于8倍的正序电流分量,且零序电流分量大于8倍的负序电流分量,且零序电流分量大于0.2倍的额定电流。
6.根据权利要求2所述的自适应线路保护故障测距方法,其特征在于,基于正序回路的序网络图构建双端测距方法,包括:
其中,Dmf为测距结果,Dl线路全长,对于正序分量双端测距法,Z1为线路单位长度正序阻抗,本侧正序电压,为对侧正序电压,本侧正序电流,对侧正序电流。
7.根据权利要求2所述的自适应线路保护故障测距方法,其特征在于,基于零序回路的序网络图构建双端测距方法,包括:
其中,Dmf为测距结果,Dl线路全长,Z0为线路单位长度零序阻抗,本侧零序电压,为对侧零序电压,本侧零序电流,对侧零序电流。
8.根据权利要求2所述的自适应线路保护故障测距方法,其特征在于,单端测距方法根据选相结果选择计算方法,
若选相为单相接地故障,则其计算公式为
若非单相接地故障,采用相间阻抗计算,其计算公式为
式中,Zm为测量阻抗,为故障相电压,为故障相电流,kz为零序补偿系数,为零序电流,为故障相间电压,为故障相间电流,Dmf为M侧到故障点的距离,Xm为测量阻抗的电抗分量,Xl为线路正序阻抗定值的电抗分量,Dl为线路全长。
9.一种自适应线路保护故障测距系统,其特征在于,包括:
数据获取处理模块,用于:线路发生故障时,获取三相电流量及三相开关位置信息,并计算正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量;
比较判断模块,用于:基于三相电流量及三相开关位置信息、正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量,判断线路两侧的运行方式;
故障测距方法确定模块,用于:根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法;
计算模块,用于根据确定的故障测距方法进行故障测距计算,得到故障测距结果。
10.根据权利要求9所述的自适应线路保护故障测距系统,其特征在于,所述故障测距方法确定模块,根据判断得到的线路两侧的运行方式,确定故障测距方法,包括:
A)当任意一侧为空充方式时,则采用单端测距方法;
B)当两侧均不为空充方式,即两端均正常运行时,对正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量进行判别:
1)若两侧均满足正序电流可用判别条件,采用基于正序回路的序网络图构建双端测距方法;
2)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且至少一侧满足零序电流可用判别条件,采用基于零序回路的序网络图构建双端测距方法;
3)若一侧或两侧不满足正序电流可用判别条件,且两侧均不满足零序电流可用判别条件,则采用单端测距方法。
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