CN112379217A - 一种基于线电压量测的故障测距方法及系统 - Google Patents

一种基于线电压量测的故障测距方法及系统 Download PDF

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贠志皓
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Abstract

本公开提供了一种基于线电压量测的故障测距方法及系统，包括以下步骤：获取三相中的第一相与第二相间的第一线电压以及第二相与第三相间的第二线电压；将第一相和第三相的相电压用含有线电压的等式替代，结合对称分量法、第一线电压和第二线电压，得到电压正序分量和电压负序分量；根据得到的电压正序分量和电压负序分量，基于阻抗法进行故障测距；本公开可以应用于仅有线电压量测条件下正负序分量的提取，从而为基于阻抗法的故障测距算法实施提供条件。

Description

一种基于线电压量测的故障测距方法及系统
技术领域
本公开涉及电力系统技术领域，特别涉及一种基于线电压量测的故障测距方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
随着电力用户的增加，配电网的规模越来越大，对供电可靠性的要求也逐渐提高。分布式电源的接入使配电网输电线路的故障测距开始备受关注。
配电网线路故障测距算法主要有行波测距法和人工智能算法和阻抗测距法。行波测距法使用故障产生的高频暂态信号进行故障测距，具有很高的精度，但通常需要高采样率的特定设备。基于人工智能的算法使用故障样本来训练神经网络进行故障定位，但实践中应用较少。相比之下，基于相量的阻抗测距算法利用电压电流基波分量计算测量阻抗，在实际应用中比较经济、方便和可靠，但受故障电阻，线路参数的准确性和测量误差的影响。
现有的阻抗测距算法从原理上可以分为两种，一种是先识别故障区段，再进行故障测距。首先基于同步量测获得的相电压和相电流分别推算分接点电压，在两个正常运行区段推算的分接点电压基本相同，而故障所在区段的分接点计算电压与之相差很大，以此为判据可以识别故障区段，进而列写测距方程并求解。此后的算法大多以此为基础进行改进，例如基于正序网络和正序分量进行故障测距，其中电压的正序分量是使用对称分量法从三相电压中提取。另外一种算法首先列写故障分别发生在配电网线路的每一个区段对应的测距方程，接着代入同步量测获得的相电压和相电流数据，依次求解各组测距方程，最后根据解的合理性，如故障距离不能超出区段范围或测量阻抗不能为负等判据对测距结果进行筛选，从而能够同时进行故障区段的识别和故障测距。该方法的优点是避免了故障区段识别错误导致测距结果的偏差。
本公开发明人发现，现有技术中大多是针对输电网进行的故障测距并取得了良好的效果，但是由于配电网和输电网的差异，以上算法无法直接运用于配电网进行故障测距，主要原因是输电网的电压互感器大多采用Y-Y接线方式，能够测得完整的三相电压，可以直接计算电压的序分量结合电流序分量实施故障测距算法；配电网的电压互感器通常采用V-V接线方式，只能测得两个线电压，缺乏相电压的量测数据，无法实现电压序分量的计算，从而使得基于阻抗法类的故障测距算法无法使用。
在35kV及以下电力系统中，电压互感器通常采用V-V接线方式，两台单相电压互感器接成不完全星形分别接于AB和BC之间，如图1所示，这种接线方式下电压互感器只能测得线电压Uab和Ubc，而不能测得三相电压，原有的基于对称分量法和三相电压计算序分量的算法全部无法使用。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种基于线电压量测的故障测距方法及系统，可以应用于仅有线电压量测条件下正负序分量的提取，从而为基于阻抗法的故障测距算法实施提供条件。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
本公开第一方面提供了一种基于线电压量测的故障测距方法。
一种基于线电压量测的故障测距方法，包括以下步骤：
获取三相中的第一相与第二相间的第一线电压以及第二相与第三相间的第二线电压；
将第一相和第三相的相电压用含有线电压的等式替代，结合对称分量法、第一线电压和第二线电压，得到电压正序分量和电压负序分量；
根据得到的电压正序分量和电压负序分量，基于阻抗法进行故障测距。
本公开第二方面提供了一种基于线电压量测的故障测距系统。
一种基于线电压量测的故障测距系统，包括：
数据获取模块，被配置为：获取三相中的第一相与第二相间的第一线电压以及第二相与第三相间的第二线电压；
正负序分量提取模块，被配置为：将第一相和第三相的相电压用含有线电压的等式替代，结合对称分量法、第一线电压和第二线电压，得到电压正序分量和电压负序分量；
故障测距模块，被配置为：根据得到的电压正序分量和电压负序分量，基于阻抗法进行故障测距。
本公开第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的基于线电压量测的故障测距方法中的步骤。
本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的基于线电压量测的故障测距方法中的步骤。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、本公开所述的方法、系统、介质或电子设备，可以应用于仅有线电压量测条件下正负序分量的提取，从而为基于阻抗法的故障测距算法实施提供条件。
2、本公开所述的方法、系统、介质或电子设备，仅需知道两个线电压的值，即可快速准确的得到正序分量和负序分量，与真实结果的相比数值完全相同，准确率高。
本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
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公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开背景技术中提到的2台单相电压互感器V-V接线图。
图2为本公开实施例1提供的基于线电压量测的故障测距方法的流程示意图。
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，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文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公开的示例性实施方式。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。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图2所示，本公开实施例1提供了一种基于线电压量测的故障测距方法，包括以下步骤：
获取三相中的第一相与第二相间的第一线电压以及第二相与第三相间的第二线电压；
将第一相和第三相的相电压用含有线电压的等式替代，结合对称分量法、第一线电压和第二线电压，得到电压正序分量和电压负序分量；
故障测距模块，被配置为：根据得到的电压正序分量和电压负序分量，基于阻抗法进行故障测距。
具体的，包括以下内容：
本实施例中，涉及的序分量都是以a相作为参考相(基准相)。
在a相电压
Figure BDA0002764634000000051
b相电压
Figure BDA0002764634000000052
和c相电压
Figure BDA0002764634000000053
未知而ab相间线电压
Figure BDA0002764634000000054
和bc相间
Figure BDA0002764634000000055
已知的前提下，首先将相电压用含有线电压的等式替代，由线电压的定义知：
Figure BDA0002764634000000056
Figure BDA0002764634000000057
进而可以得到：
Figure BDA0002764634000000058
Figure BDA0002764634000000059
因此，结合对称分量法计算公式，电压正序分量的线电压表达式推导如下：
Figure BDA00027646340000000510
Figure BDA0002764634000000061
同样地，负序分量的推导如下：
Figure BDA0002764634000000062
其中，
Figure BDA0002764634000000063
显然存在：1+α+α2＝0。
仿真验证
为了验证本实施例所提出的序分量计算方法的自洽性和有效性，在PSCAD中搭建了配电网T接线路模型，并在MATLAB中运行本实施例提供的算法。
现已知量测点m处三相电压分别为：
Figure BDA0002764634000000064
Figure BDA0002764634000000065
该处线电压量测结果为
Figure BDA0002764634000000066
Figure BDA0002764634000000067
基于相电压计算电压序分量：
Figure BDA0002764634000000071
Figure BDA0002764634000000072
再根据本发明提出的基于线电压计算序分量的算法：
Figure BDA0002764634000000073
Figure BDA0002764634000000074
显然，两种计算方法计算出的序分量结果完全相同。
实施例2：
本公开实施例2提供了一种基于线电压量测的故障测距系统，包括：
数据获取模块，被配置为：获取三相中的第一相与第二相间的第一线电压以及第二相与第三相间的第二线电压；
正负序分量提取模块，被配置为：将第一相和第三相的相电压用含有线电压的等式替代，结合对称分量法、第一线电压和第二线电压，得到电压正序分量和电压负序分量；
故障测距模块，被配置为：根据得到的电压正序分量和电压负序分量，基于阻抗法进行故障测距。
所述系统的工作方法与实施例1提供的基于线电压量测的故障测距方法相同，这里不再赘述。
实施例3：
本公开实施例3提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例1所述的基于线电压量测的故障测距方法中的步骤，所述步骤为：
获取三相中的第一相与第二相间的第一线电压以及第二相与第三相间的第二线电压；
将第一相和第三相的相电压用含有线电压的等式替代，结合对称分量法、第一线电压和第二线电压，得到电压正序分量和电压负序分量；
故障测距模块，被配置为：根据得到的电压正序分量和电压负序分量，基于阻抗法进行故障测距。
详细步骤与实施例1提供的基于线电压量测的故障测距方法相同，这里不再赘述。
实施例4：
本公开实施例4提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的基于线电压量测的故障测距方法中的步骤，所述步骤为：
获取三相中的第一相与第二相间的第一线电压以及第二相与第三相间的第二线电压；
将第一相和第三相的相电压用含有线电压的等式替代，结合对称分量法、第一线电压和第二线电压，得到电压正序分量和电压负序分量；
故障测距模块，被配置为：根据得到的电压正序分量和电压负序分量，基于阻抗法进行故障测距。
详细步骤与实施例1提供的基于线电压量测的故障测距方法相同，这里不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于线电压量测的故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取三相中的第一相与第二相间的第一线电压以及第二相与第三相间的第二线电压；
将第一相和第三相的相电压用含有线电压的等式替代，结合对称分量法、第一线电压和第二线电压，得到电压正序分量和电压负序分量；
根据得到的电压正序分量和电压负序分量，基于阻抗法进行故障测距。
2.如权利要求1所述的基于线电压量测的故障测距方法，其特征在于，第一相为A相，第二相为B相，第三相为C相。
3.如权利要求1所述的基于线电压量测的故障测距方法，其特征在于，第二线电压同对称分量法算子的平方的乘积构成第一变量，第一线电压与第一变量的差值再与三分之一的乘积作为电压正序分量。
4.如权利要求1所述的基于线电压量测的故障测距方法，其特征在于，第二线电压同对称分量法算子的乘积构成第二变量，第一线电压与第二变量的差值再与三分之一的乘积作为电压负序分量。
5.如权利要求1所述的基于线电压量测的故障测距方法，其特征在于，对称分量法算子为
Figure FDA0002764633990000011
6.如权利要求1所述的基于线电压量测的故障测距方法，其特征在于，对称分量法算子α满足1+α+α2＝0。
7.如权利要求1所述的基于线电压量测的故障测距方法，其特征在于，电压正序分量和电压负序分量均以第一相作为参考相。
8.一种基于线电压量测的故障测距系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，被配置为：获取三相中的第一相与第二相间的第一线电压以及第二相与第三相间的第二线电压；
正负序分量提取模块，被配置为：将第一相和第三相的相电压用含有线电压的等式替代，结合对称分量法、第一线电压和第二线电压，得到电压正序分量和电压负序分量。
故障测距模块，被配置为：根据得到的电压正序分量和电压负序分量，基于阻抗法进行故障测距。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于线电压量测的故障测距方法中的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的基于线电压量测的故障测距方法中的步骤。
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