專利名稱：輸電線基于貝瑞隆模型的測(cè)距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸電線路繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別是涉及一種輸電線故障測(cè)距和保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
特高壓輸電線一般距離很長(zhǎng)，分布電容很大，輸電線故障時(shí)的波過(guò)程使得故障點(diǎn)的距離不再與該點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間線路的串聯(lián)阻抗成正比，這破壞了常規(guī)故障測(cè)距和距離保護(hù)的理論基礎(chǔ)。使得測(cè)距和保護(hù)精度大大降低，難以滿足特高壓輸電線故障測(cè)距的要求。
貝瑞隆模型是建立在輸電線上電磁波傳播過(guò)程之上的準(zhǔn)確模型。郭征，賀家李發(fā)表在《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》2004，28(11)的論文“輸電線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的新原理”對(duì)貝瑞隆模型做了介紹。采用貝瑞隆模型進(jìn)行故障計(jì)算自然的考慮了分布電容的影響，基于此模型的距離保護(hù)自動(dòng)地計(jì)入了分布電容電流，因此計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種基于貝瑞隆模型的故障測(cè)距和保護(hù)方法，通過(guò)采用本發(fā)明的測(cè)距方法，確保特高壓輸電線的故障測(cè)距和保護(hù)具有很高的精度。
本發(fā)明采用的測(cè)距方法，包括下列步驟(1)在發(fā)生線路故障時(shí)，利用選相元件選出故障相；(2)根據(jù)線路長(zhǎng)度和精度要求，確定計(jì)算步長(zhǎng)；(3)采用貝瑞隆模型，對(duì)故障相電壓或故障相間電壓按步長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，得出線路上各點(diǎn)的電壓，尋找線路上電壓最小的點(diǎn)，即為測(cè)得的故障點(diǎn)；其中，對(duì)于三相故障，只算其中一相電壓；對(duì)于單相故障，計(jì)算故障相電壓；對(duì)于兩相故障，計(jì)算故障環(huán)相間電壓。
由于貝瑞隆模型在近處故障時(shí)測(cè)距和保護(hù)受到限制，對(duì)于首端和尾端附近的輸電線，采用常規(guī)方法進(jìn)行故障測(cè)距，對(duì)于其他部位的線路，采用該種測(cè)距方法。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明提出的故障測(cè)距方法，不受線路分布電容的影響，特別適用于超高壓和特高壓長(zhǎng)距離輸電線路作為后備保護(hù)和故障測(cè)距；2)本發(fā)明提出的方法，具有很高的精度，隨著采樣頻率的增加和計(jì)算步長(zhǎng)的增加，保護(hù)的精度進(jìn)一步提高。


圖1為線路范圍內(nèi)無(wú)故障時(shí)電壓分布；圖2為線路范圍內(nèi)有故障時(shí)電壓分布。
具體實(shí)施例方式
利用貝瑞隆模型可以根據(jù)輸電線始端電壓和電流計(jì)算線路上任一點(diǎn)的電壓和電流。發(fā)明人在利用貝瑞隆模型研究特高壓輸電線的距離保護(hù)中發(fā)現(xiàn)，如果線路上沒(méi)有故障，或線路外部有故障，則線路必然滿足貝瑞隆模型，計(jì)算所得的電壓、電流必然均勻變化，如圖1所示。但如果線路上發(fā)生故障，則在故障點(diǎn)處的貝瑞隆模型被破壞，這點(diǎn)相應(yīng)的相電壓(單相接地短路)或相應(yīng)相間電壓(相間短路)必然等于零(無(wú)過(guò)渡電阻)或最小(有過(guò)渡電阻)如圖2所示。但在故障點(diǎn)與保護(hù)安裝點(diǎn)之間線路仍然是均勻的，滿足貝瑞隆模型，計(jì)算所得的電壓仍然是均勻變化的。由于故障點(diǎn)有反射和折射，貝瑞隆模型被破壞，在故障點(diǎn)后，計(jì)算所得的電壓變化直線也將發(fā)生折射。因此，根據(jù)電壓變化折線的最低點(diǎn)可以求得故障的距離并可實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)。
本發(fā)明的故障測(cè)距方法是基于上述研究結(jié)果提出的。在線路發(fā)生故障時(shí)，起動(dòng)保護(hù)，利用選相元件選出故障相，開(kāi)始對(duì)故障相電壓或故障相間電壓用貝瑞隆模型按一定步長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，得出線路上各點(diǎn)的電壓。在三相故障時(shí)，只算其中一相電壓進(jìn)行判斷即可；單相故障時(shí)，計(jì)算故障相電壓(例如A相電壓KA)；兩相故障時(shí)，計(jì)算故障環(huán)相間電壓，用相間電壓來(lái)判斷，如B、C兩相故障時(shí)，計(jì)算|KBC|＝|KB-KC|?？芍獣?huì)在故障點(diǎn)處出現(xiàn)最小的電壓值，用曲線來(lái)表示就是斜率由負(fù)變正。即曲線在故障點(diǎn)前先是下降過(guò)了故障點(diǎn)曲線又開(kāi)始上升。通過(guò)程序準(zhǔn)確找到電壓最小的這一點(diǎn)，即測(cè)得故障距離。由于采樣率受硬件水平的影響，不可能取得太高，貝瑞隆模型在近處故障時(shí)測(cè)距和保護(hù)受到限制。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可附加一段常規(guī)測(cè)距和常規(guī)距離保護(hù)，予以解決。
通過(guò)數(shù)字仿真可知，該原理具有良好的特性。如果計(jì)算步長(zhǎng)足夠小，測(cè)距和保護(hù)具有極高的精度，可準(zhǔn)確測(cè)得故障點(diǎn)的位置。
需要說(shuō)明的是，這里以本發(fā)明的實(shí)施例為中心展開(kāi)了詳細(xì)的說(shuō)明，所描述的優(yōu)選方式或具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)理解為本說(shuō)明書(shū)僅僅是通過(guò)給出實(shí)施例的方式來(lái)描述發(fā)明，實(shí)際上在系統(tǒng)構(gòu)成和使用的某些細(xì)節(jié)上會(huì)有所變化，這些變化和應(yīng)用都應(yīng)該屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種輸電線基于貝瑞隆模型的測(cè)距方法，其特征在于，包括下列步驟(1)在發(fā)生線路故障時(shí)，利用選相元件選出故障相；(2)根據(jù)線路長(zhǎng)度和精度要求，確定計(jì)算步長(zhǎng)；(3)采用貝瑞隆模型，對(duì)故障相電壓或故障相間電壓按步長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，得出線路上各點(diǎn)的電壓，尋找線路上電壓最小的點(diǎn)，即為測(cè)得的故障點(diǎn)；其中，對(duì)于三相故障，只算其中一相電壓；對(duì)于單相故障，計(jì)算故障相電壓；對(duì)于兩相故障，計(jì)算故障環(huán)相間電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)距方法，其特征在于對(duì)于首端和尾端附近的輸電線，采用常規(guī)方法進(jìn)行故障測(cè)距，對(duì)于其他部位的線路，采用該種測(cè)距方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輸電線故障測(cè)距和保護(hù)方法，包括下列步驟在發(fā)生線路故障時(shí)，利用選相元件選出故障相；根據(jù)線路長(zhǎng)度和精度要求，確定計(jì)算步長(zhǎng)；采用貝瑞隆模型，對(duì)故障相電壓或故障相間電壓按步長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，得出線路上各點(diǎn)的電壓，尋找線路上電壓最小的點(diǎn)，即為測(cè)得的故障點(diǎn)。本發(fā)明提出的故障測(cè)距方法，精度高，不受線路分布電容的影響，特別適用于超高壓和特高壓長(zhǎng)距離輸電線路作為后備保護(hù)和故障測(cè)距。
文檔編號(hào)G01R31/02GK1804650SQ20061001311
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者賀家李, 薛士敏 申請(qǐng)人:天津大學(xué)