本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，尤其涉及一種基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法及基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距裝置。

背景技術(shù)：

目前，在實際電網(wǎng)運行中，故障測距功能主要體現(xiàn)在線路保護(hù)裝置或故障錄波器中，精確的故障測距有利于工作人員迅速找到故障點，并恢復(fù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。通常故障測距容易受線路模型、系統(tǒng)運行方式、系統(tǒng)阻抗、線路參數(shù)變化等的影響，且當(dāng)前將線路參數(shù)作為未知量的測距方法主要是通過構(gòu)造非線性最優(yōu)數(shù)學(xué)模型，利用迭代搜索求解來實現(xiàn)的，此類方法數(shù)學(xué)計算非常復(fù)雜。

因此，在故障測距中如何減少故障測距的計算量且使得故障測距不受系統(tǒng)運行方式影響成為亟待解決的技術(shù)間題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法及基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距裝置以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

作為本發(fā)明的第一個方面，提供一種基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法，其中，所述基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法包括：

采集第一變電站側(cè)的第一電壓up和第一電流ip；

采集第二變電站側(cè)的第二電壓uq和第二電流iq；

根據(jù)采集到的所述第一電壓up、第一電流ip、第二電壓uq和第二電流iq及故障測距公式計算得到故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x，其中，所述故障測距公式為：

其中，l為所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離，δup為所述第一變電站側(cè)的第一故障電壓分量，δuq為所述第二變電站側(cè)第二故障電壓分量，δip為所述第一變電站側(cè)第一故障電流分量，δiq為所述第二變電站側(cè)第二故障電流分量，所述δup、δuq、δip和δiq能夠根據(jù)所述第一電壓up、第一電流ip、第二電壓uq和第二電流iq以及疊加定理獲得；

輸出所述故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x。

優(yōu)選地，獲得所述故障測距公式包括：

根據(jù)采集到的所述第一變電站側(cè)的第一電壓up和第一電流ip得到故障點的第一故障電壓計算公式：

upf＝up-xipz，

其中，upf為所述故障點的第一故障電壓，z為所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗；

根據(jù)采集到的所述第二變電站側(cè)的第二電壓uq和第二電流iq得到故障點的第二故障電壓計算公式：

uqf＝uq-(l-x)iqz，

其中，uqf為所述故障點的第二故障電壓，z為所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗；

根據(jù)在所述故障點所述第一故障電壓upf和所述第二故障電壓uqf相等，得到故障點電壓正常分量公式：

up-uq＝[x(ip+iq)-liq]z，

其中，l為所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離，z為所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗；

根據(jù)疊加定理以及所述故障點電壓正常分量公式得到故障點電壓故障分量公式：

δup-δuq＝[x(δip+δiq)-lδiq]z；

其中，l為所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離，z為所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗，δup為所述第一變電站側(cè)的第一故障電壓分量，δuq為所述第二變電站側(cè)第二故障電壓分量，δip為所述第一變電站側(cè)第一故障電流分量，δiq為所述第二變電站側(cè)第二故障電流分量。

根據(jù)所述故障點電壓正常分量公式與所述故障點電壓故障分量公式聯(lián)立消除掉所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗z，獲得所述故障測距公式。

作為本發(fā)明的第二個方面，提供一種基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距裝置，其中，所述基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距裝置包括：

第一采集模塊，所述第一采集模塊用于采集第一變電站側(cè)的第一電壓up和第一電流ip；

第二采集模塊，所述第二采集模塊用于采集第二變電站側(cè)的第二電壓uq和第二電流iq；

計算模塊，所述計算模塊分別與所述第一采集模塊和所述第二采集模塊連接，用于根據(jù)采集到的所述第一電壓up、第一電流ip、第二電壓uq和第二電流iq及故障測距公式計算得到故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x，其中，所述故障測距公式為：

其中，l為所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離，δup為所述第一變電站側(cè)的第一故障電壓分量，δuq為所述第二變電站側(cè)第二故障電壓分量，δip為所述第一變電站側(cè)第一故障電流分量，δiq為所述第二變電站側(cè)第二故障電流分量，所述δup、δuq、δip和δiq能夠根據(jù)所述第一電壓up、第一電流ip、第二電壓uq和第二電流iq以及疊加定理獲得；

輸出模塊，所述輸出模塊與所述計算模塊連接，用于輸出所述故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x。

本發(fā)明提供的基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法及裝置，通過采集兩個變電站側(cè)的電壓和電流，然后通過故障測距公式得到故障點到其中一個變電站側(cè)的故障距離完成故障測距，求解方程簡單，計算量小，且給出了故障距離表達(dá)式，由故障距離表達(dá)式可以看出通過本發(fā)明提供的故障測距方法及裝置進(jìn)行測距可以不受運行方式變化以及系統(tǒng)阻抗的影響，提高了故障測距的準(zhǔn)確性。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為本發(fā)明提供的基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明提供的雙電源系統(tǒng)示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的線路第一變電站和第二變電站故障等值圖。

圖4為本發(fā)明提供的基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距裝置結(jié)構(gòu)示意圖。時

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

作為本發(fā)明的第一個方面，如圖1所示，提供一種基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法，其中，所述基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法包括：

s110、采集第一變電站側(cè)的第一電壓up和第一電流ip；

s120、采集第二變電站側(cè)的第二電壓uq和第二電流iq；

具體地，在對兩個變電站之間出現(xiàn)的故障點進(jìn)行測距時，首先分別采集所述第一變電站和所述第二變電站側(cè)的電壓和電流，然后根據(jù)檢測到的兩個變電站側(cè)的電壓和電流對故障點處的電壓進(jìn)行計算。

s130、根據(jù)采集到的所述第一電壓up、第一電流ip、第二電壓uq和第二電流iq及故障測距公式計算得到故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x，其中，所述故障測距公式為：

其中，l為所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離，δup為所述第一變電站側(cè)的第一故障電壓分量，δuq為所述第二變電站側(cè)第二故障電壓分量，δip為所述第一變電站側(cè)第一故障電流分量，δiq為所述第二變電站側(cè)第二故障電流分量，所述δup、δuq、δip和δiq能夠根據(jù)所述第一電壓up、第一電流ip、第二電壓uq和第二電流iq以及疊加定理獲得；

具體地，將上述采集到的所述第一變電站側(cè)的第一電壓和第一電流以及所述第二變電站側(cè)的第二電壓和第二電流代入到所述故障測距公式中，得到故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x與所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離l的比值，由于所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離l為已知，所以可以得到故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x。

s140、輸出所述故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x。

具體地，將上述得到的所述故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x即完成故障測距。

本發(fā)明提供的基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法，通過采集兩個變電站側(cè)的電壓和電流，然后通過故障測距公式得到故障點到其中一個變電站側(cè)的故障距離完成故障測距，該方法求解方程簡單，計算量小，且給出了故障距離表達(dá)式，由故障距離表達(dá)式可以看出通過本發(fā)明提供的故障測距方法進(jìn)行測距可以不受運行方式變化以及系統(tǒng)阻抗的影響，提高了故障測距的準(zhǔn)確性。

作為本發(fā)明的具體實施方式，為了實現(xiàn)故障測距，需要提前獲得所述故障測距公式，具體地，獲得所述故障測距公式包括：

根據(jù)采集到的所述第一變電站側(cè)的第一電壓up和第一電流ip得到故障點的第一故障電壓計算公式：

upf＝up-xipz，

其中，upf為所述故障點的第一故障電壓，z為所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗；

具體地，如圖2和圖3所示，其中圖2所示為采用單線表示三相輸電線路，以第一變電站p和第二變電站q為端的雙電源系統(tǒng)，所述第一變電站p側(cè)的電源為ep，所述第二變電站q側(cè)的電源為eq。

根據(jù)采集到的所述第二變電站側(cè)的第二電壓uq和第二電流iq得到故障點的第二故障電壓計算公式：

uqf＝uq-(l-x)iqz，

其中，uqf為所述故障點的第二故障電壓，z為所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗；

具體地，所述第一變電站p和所述第二變電站q之間的距離為l，所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗為z，故障點f的過渡電阻為rf，所以由所述第一變電站p側(cè)的電壓和電流以及所述第二變電站q側(cè)的電壓和電流分別可以得到所述故障點f在所述第一變電站p側(cè)的電壓upf和所述故障點f在所述第二變電站q側(cè)的電壓uqf。

根據(jù)在所述故障點所述第一故障電壓upf和所述第二故障電壓uqf相等，得到故障點電壓正常分量公式：

up-uq＝[x(ip+iq)-liq]z，

其中，l為所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離，z為所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗；

具體地，在所述故障點f，由于upf＝uqf，所以將所述故障點的第一故障電壓計算公式和所述故障點的第二故障電壓計算公式進(jìn)行整理即可得到所述故障點電壓正常分量公式。

根據(jù)疊加定理以及所述故障點電壓正常分量公式得到故障點電壓故障分量公式：

δup-δuq＝[x(δip+δiq)-lδiq]z；

其中，l為所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離，z為所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗，δup為所述第一變電站側(cè)的第一故障電壓分量，δuq為所述第二變電站側(cè)第二故障電壓分量，δip為所述第一變電站側(cè)第一故障電流分量，δiq為所述第二變電站側(cè)第二故障電流分量。

具體地，根據(jù)疊加定理分析可知，故障后的故障點全電量由故障點電壓正常分量和故障點電壓故障分量組成，由故障點電壓正常分量公式可以得到所述故障點電壓故障分量公式。

根據(jù)所述故障點電壓正常分量公式與所述故障點電壓故障分量公式聯(lián)立消除掉所述第一變電站側(cè)和所述第二變電站側(cè)之間的單位長度阻抗z，獲得所述故障測距公式。

因此，本發(fā)明提供的基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法，由故障測距公式可以看出該故障測距方法僅與線路兩側(cè)的電壓電流及其故障分量有關(guān)系，而與線路單位長度阻抗沒有關(guān)系，所以通過本發(fā)明提供的故障測距方法進(jìn)行測距可以不受運行方式變化以及系統(tǒng)阻抗的影響，提高了故障測距的準(zhǔn)確性。因此本發(fā)明提供的基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距方法實現(xiàn)了線路參數(shù)未知的故障測距，且無偽根、無大量復(fù)雜的迭代搜索計算，測距精度高，能適用于各種短路故障類型。

作為本發(fā)明的第二個方面，如圖4所示，提供一種基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距裝置10，其中，所述基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距裝置包括：

第一采集模塊110，所述第一采集模塊用于采集第一變電站側(cè)的第一電壓up和第一電流ip；

第二采集模塊120，所述第二采集模塊用于采集第二變電站側(cè)的第二電壓uq和第二電流iq；

計算模塊130，所述計算模塊130分別與所述第一采集模塊110和所述第二采集模塊120連接，用于根據(jù)采集到的所述第一電壓up、第一電流ip、第二電壓uq和第二電流iq及故障測距公式計算得到故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x，其中，所述故障測距公式為：

其中，l為所述第一變電站和所述第二變電站之間的距離，δup為所述第一變電站側(cè)的第一故障電壓分量，δuq為所述第二變電站側(cè)第二故障電壓分量，δip為所述第一變電站側(cè)第一故障電流分量，δiq為所述第二變電站側(cè)第二故障電流分量，所述δup、δuq、δip和δiq能夠根據(jù)所述第一電壓up、第一電流ip、第二電壓uq和第二電流iq以及疊加定理獲得；

輸出模塊140，所述輸出模塊140與所述計算模塊130連接，用于輸出所述故障點到所述第一變電站側(cè)的故障距離x。

本發(fā)明提供的基于r-l線路參數(shù)未知的故障測距裝置，通過采集兩個變電站側(cè)的電壓和電流，然后通過故障測距公式得到故障點到其中一個變電站側(cè)的故障距離完成故障測距，應(yīng)用該裝置進(jìn)行故障測距，求解方程簡單，計算量小，且給出了故障距離表達(dá)式，由故障距離表達(dá)式可以看出通過本發(fā)明提供的故障測距裝置進(jìn)行測距可以不受運行方式變化以及系統(tǒng)阻抗的影響，提高了故障測距的準(zhǔn)確性。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。