基于相繼動作的高壓線路瞬時性接地故障單端測距方法
【專利摘要】基于相繼動作的高壓線路瞬時性接地故障單端測距方法，分別采集所需時間斷面的三相電壓和三相電流作為輸入量，計算對應的正、負、零序電壓、電流相量；建立電氣方程描述輸電線路對端系統(tǒng)的等值電動勢，并設定故障距離初始值和過渡電阻初始值帶入方程，分別計算兩個時間斷面下的對端系統(tǒng)等值電動勢值，并計算兩個等值電動勢計算值的絕對誤差和，遍歷每一組故障距離和過渡電阻數(shù)值組合，計算各種組合下對端系統(tǒng)等值電動勢的絕對誤差和，其中誤差和最小的一組即為實際故障距離和瞬時性過渡電阻值；本發(fā)明不需要雙端通信，測距不受分布電容電流、過渡電阻、負荷、系統(tǒng)阻抗的影響，具有很高的實用價值。
【專利說明】 基于相繼動作的高壓線路瞬時性接地故障單端測距方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)故障檢測【技術領域】，特別涉及一種基于相繼動作的高壓線路瞬時性接地故障單端測距方法。
技術背景
[0002]輸電線路故障精確測距是故障快速修復的基礎，對于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性以及供電可靠性都至關重要。目前基于雙端信息量的故障測距原理已經可以實現(xiàn)精確故障，原理上無任何近似或假設，但是雙端故障測距系統(tǒng)受通信系統(tǒng)性能、數(shù)據同步性等影響，特別是對于IlOkV電壓等級輸電線路以及風電場并網常采用的T接超高壓輸電線路，雙端測距無法有效實施。
[0003]基于行波原理的單端測距算法原理上也可以實現(xiàn)精確測距，但是故障點反射波難以有效獲取，因此實際上應用效果不可靠。目前實際電力系統(tǒng)中，采用的故障測距原理仍然以單端阻抗法為主，但是單端阻抗法從原理上就受到信息量的局限性，無法克服對端系統(tǒng)阻抗、過渡電阻未知的影響，無法實現(xiàn)精確測距，只能采用逼近的方法，比如假設故障點電流與測量點電流同相位或者線路對端系統(tǒng)阻抗已知等模式，從而影響了測距的精度。
[0004]針對該問題，發(fā)明人基于輸電線路單相接地故障后單相跳閘并重合閘的工作機理，提出了采用故障發(fā)生后且斷路器跳閘前時間尺度，和斷路器跳閘后且重合閘前時間尺度，共兩個尺度的測量信息，提出了精確完備的單端故障測距方法，并申報了發(fā)明專利(CN103630798A)。然而該專利成立的前提之一是兩個時間尺度上過渡電阻保持不變，該假設對于永久性接地故障成立，但事實上，超特高壓輸電線路單相接地故障80%以上為瞬時性故障，故障相跳閘后故障點絕緣將逐漸恢復，導致過渡電阻逐步發(fā)生變化，從而影響了該專利方法對瞬時性單相接地故障的測距精度。


【發(fā)明內容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明的目的在于提出一種基于相繼動作的高壓線路瞬時性接地故障單端測距方法，僅利用單端電氣量測量，就能給出精確的瞬時性單相接地故障單端測距值，原理上無任何近似，測距精度非常高，不需要通信，就能達到雙端測距原理的同等精度；同時該方法也能精確地求解出瞬時性過渡電阻值、線路對端系統(tǒng)電動勢和阻抗等參數(shù)，有助于對故障點故障性質的判斷
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案為:
[0007]基于相繼動作的高壓線路瞬時性接地故障單端測距方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一:測量被保護線路發(fā)生單相接地故障后且在斷路器單相跳閘前時間尺度下的三相電壓、電流，利用相序變換計算得到此時間尺度下的正序電壓相量Ufl、負序電壓相量Uf2、零序電壓相量Uftl、正序電流相量Ifl、負序電流相量If2、零序電流相量Iftl,同時測量斷路器單相跳閘后且在重合閘之前時間尺度下的三相電壓、電流，并利用相序變換計算得到此時間尺度下的正序電壓相量Utl、負序電壓相量Ut2、零序電壓相量Utc1、正序電流相量Itl、負序電流相量It2、零序電流相量Ittl作為輸入量；
[0009]步驟二:設定故障距離初始值為I = 0km，過渡電阻初始值為R = I歐姆，根據如下公式計算故障線路在發(fā)生單相接地故障后且在單相跳閘前時間尺度下線路對端繼電保護安裝處的正序電壓相量Utjfl、負序電壓相量Utxf2、零序電壓相量Utxfc1、正序電流相量Itxfl、負序電流相量It5f2、零序電流相量Itjfci:

【權利要求】
1.基于相繼動作的高壓線路瞬時性接地故障單端測距方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:測量被保護線路發(fā)生單相接地故障后且在斷路器單相跳閘前時間尺度下的三相電壓、電流，利用相序變換計算得到此時間尺度下的正序電壓相量Ufl、負序電壓相量uf2、零序電壓相量Uftl、正序電流相量Ifl、負序電流相量If2、零序電流相量Iftl,同時測量斷路器單相跳閘后且在重合閘之前時間尺度下的三相電壓、電流，并利用相序變換計算得到此時間尺度下的正序電壓相量Utl、負序電壓相量Ut2、零序電壓相量Utc1、正序電流相量Itl、負序電流相量It2、零序電流相量Ittl作為輸入量； 步驟二:設定故障距離初始值為I = Okm，過渡電阻初始值為R = I歐姆，根據如下公式計算故障線路在發(fā)生單相接地故障后且在單相跳閘前時間尺度下線路對端繼電保護安裝處的正序電壓相量Uofl、負序電壓相量U0f2、零序電壓相量Uof0、正序電流相量1、負序電流相量It5f2、零序電流相量:
其中A為在單相接地故障后且單相跳閘之前時間尺度下的電壓傳遞系數(shù)矩陣，B、C、D分別為同時間尺度下的阻抗矩陣、導納矩陣、電流傳遞系數(shù)矩陣，具體定義如下:

其中: L為輸電線路總長度； Zcl為輸電線路正序波阻抗
，R1, L1、G1, C1分別為單位長度線路的正序電阻、電感、電導和電容值；
Zc0 為輸電線路零序波阻抗:
，R0a0>G0,C0 分別為單位長度線路的零序電阻、電感、電導和電容值；
步驟三:根據如下公式，計算在單相跳閘后且重合閘之前時間尺度下故障線路對端繼電保護安裝處的正序電壓相量Utrtl、負序電壓相量Utrt2、零序電壓相量Urttl、正序電流相量Itrtl、負序電流相量Irt2、零序電流相量1?！?:
其中E為在單相跳閘后且重合閘之前時間尺度下的電壓傳遞系數(shù)矩陣，F(xiàn)、G、H分別為該時間尺度下的阻抗矩陣、導納矩陣、電流傳遞系數(shù)矩陣，具體定義如下:
步驟四:分別計算故障線路對端系統(tǒng)正序等值阻抗Zcjl，零序等值阻抗Z。。，公式如下:Z0I — _Uof2/1f2? Zo0 — _Uof0/1f0 ; 步驟五:計算在單相接地故障后且斷路器單相跳閘前時間尺度下的故障線路對端系統(tǒng)等值電動勢Ec5f，公式如下=Erf = Uofl+Z01 1fl ； 步驟六:計算單相跳閘后線路對端系統(tǒng)等值電動勢的第一計算值Ecjtl，第二計算值Ecjt2,公式如下:
~; 步驟七:計算Eof、Eotl和E0t2的絕對誤差和Error,公式如下=Error = I Eof-Eotl | +1 Eof-Eot2+ I Eot1-Eot2I ； 步驟八:故障距離初始值I以步長Λ I逐次增加直至線路全長L，Δ I默認值為Ikm或人為設定，過渡電阻初始值R以Λ R歐姆為步長逐步增加直至1000 Ω，Λ R默認值為I或人為設定，對每一組不同的I和R組合分別重復步驟二至步驟七進行遍歷計算，其中絕對誤差和最小值對應的I即為故障距離。
【文檔編號】G06F19/00GK104198889SQ201410462665
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權日:2014年9月12日
【發(fā)明者】王賓, 耿建昭, 董新洲 申請人:清華大學