專利名稱：利用相間電氣量實(shí)現(xiàn)輸電線路雙端測(cè)距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地涉及電力系統(tǒng)故障測(cè)距的方法，是利用線路 區(qū)內(nèi)故障時(shí)故障點(diǎn)兩端的相間電流和相間電壓，及線路本身的分布參數(shù)判斷輸電線路 故障位置的方法。
背景技術(shù)：
輸電線路是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸送電等的基本設(shè)備，在電力系統(tǒng)中占有非常重要的 地位。輸電線路故障時(shí)，若能快速準(zhǔn)確的進(jìn)行故障定位，不僅有助于及時(shí)修復(fù)故障線 路，保證電力系統(tǒng)可靠供電，而且對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都十分重要。
目前，輸電線路故障測(cè)距的方法可分為單端測(cè)距和雙端測(cè)距兩種方法。利用單端 量測(cè)距方法不受線路通道條件的限制，但受到太多因素的影響而導(dǎo)致測(cè)距不準(zhǔn)確，比如 過(guò)渡電阻對(duì)前者的影響就很難消除，而且線路模型是采用集中參數(shù)模型，測(cè)距算法從原理 上很難達(dá)到高精確度。
目前，雙端測(cè)距算法可以分為基于集中參數(shù)模型的測(cè)距算法和基于分布參數(shù)模型的測(cè) 距算法?；诩袇?shù)模型的算法又可以分為考慮分布電容和不考慮分布電容兩種。從原 理上來(lái)講，采用分布參數(shù)模型要比采用集中參數(shù)模型更加精確，特別是對(duì)于高壓長(zhǎng)線路。 帶來(lái)的問(wèn)題是方程的求解比較復(fù)雜，計(jì)算量大，對(duì)于某些迭代式的算法而言，還存在求解 雙曲函數(shù)的問(wèn)題，計(jì)算結(jié)果極有可能發(fā)散，從而導(dǎo)致測(cè)距失敗。采用集中參數(shù)的算法當(dāng)中， 考慮分布電容顯然要比不考慮分布電容精確，對(duì)于短線，可以忽略分布電容的影響，但對(duì) 于中長(zhǎng)線路，不考慮分布電容會(huì)帶來(lái)較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于特高壓長(zhǎng)線路，由于線路分布電容電流的影響己經(jīng)不能忽略，因此，傳統(tǒng)的 以集中參數(shù)為依據(jù)，在線路首端利用單端量進(jìn)行故障測(cè)距的算法已不能滿足現(xiàn)有電力 系統(tǒng)對(duì)故障定位的要求，因此，需要一種新的，簡(jiǎn)單的雙端故障測(cè)距元件，在現(xiàn)有條 件下實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的雙端測(cè)距算法，以滿足電力系統(tǒng)的需求。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
首先利用現(xiàn)有同步算法將兩端電流和電壓調(diào)整到同步，
線路保護(hù)裝置對(duì)互感器的電壓電流波形采樣得到電壓電流瞬時(shí)值； 通過(guò)傅氏算法求出三相電流和電壓的相量形式，如m[/。,C^，C/c;
計(jì)算相間電壓和相間電流；
<formula>formula see original document page 4</formula>
再根據(jù)系統(tǒng)故障情況時(shí)，根據(jù)相間電流和相間電壓進(jìn)行測(cè)距；
<formula>formula see original document page 4</formula>
式中下標(biāo)^ -a6，6c，ca 0,^ = <3》,<:且^,^不相等，fl,6，c分別表示三相中一相，"， m表示線路兩側(cè)；
Zd為線路正序波阻抗；
A為線路的傳播常數(shù)；
，4^，^^，R咖分別表示"側(cè)和附側(cè)的相間電流、"側(cè)和w側(cè)的相間電壓；
/表示保護(hù)范圍線路的長(zhǎng)度，需事先給定，單位為km; X為故障點(diǎn)到線路n端的距離，單位為km;
式(1)不僅可對(duì)相間故障進(jìn)行故障距離，對(duì)接地故障同樣可以使用，對(duì)三相故障， 任意相間量計(jì)算都可以；


圖1顯示了線路保護(hù)及變量位置示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，顯示了線路保護(hù)裝置安裝位置及計(jì)算表示量。 其中X為故障點(diǎn)到n端的距離，單位為km，線路n、 m兩端的相間電流和相間
電壓分別為/—,/ ^，C/*，C/m#'下標(biāo)# = "6，^，0^,^ = ",6^且^^不相等，/表示保
護(hù)范圍線路的長(zhǎng)度，以km為單位。
首先利用已經(jīng)成熟的采樣時(shí)標(biāo)調(diào)整同步算法將兩端數(shù)據(jù)同步，比如利用目前比較 熟知的采樣標(biāo)號(hào)同步法實(shí)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)裝置的同步；
通過(guò)傅氏算法求出本側(cè)三相電流和三相電壓的傅氏形式，以及通過(guò)光纖通訊網(wǎng)接 收對(duì)側(cè)保護(hù)同步采樣并經(jīng)濾波計(jì)算得到的電流、電壓的相量形式； 計(jì)算相間電壓和相間電流；
-伊—^ 伊
計(jì)算相同相別的相間電流和線電流，線路正(負(fù))序波阻抗4,和正(負(fù))序傳播 常數(shù)h可根據(jù)事先給定參數(shù)按如下公式先行計(jì)算，
Zd-VU+^AV^+^q) j, = + y'"Z,)"g, + y'"C,);式中"為線路單位
長(zhǎng)度電阻，A為線路單位長(zhǎng)度感抗，g,為導(dǎo)線對(duì)地的單位長(zhǎng)度的電導(dǎo)(一般比較小，可忽
略)，q為線路單位長(zhǎng)度電容；
根據(jù)故障時(shí)故障點(diǎn)兩側(cè)相間電壓相等的原理，利用相間量計(jì)算故障位置公式如
下:<formula>formula see original document page 5</formula>上式中下標(biāo)^7二fl6,6c，C" 0,(2 = "，6，C且不相等； Zd為線路正序波阻抗；
為線路的傳播常數(shù)；
"，/咖，t^，"崎分別表示"側(cè)和w側(cè)的相間電流、"側(cè)和W側(cè)的相間電壓；
/表示保護(hù)范圍線路的長(zhǎng)度，需事先給定，單位為km; X為故障點(diǎn)到線路n端的距離，單位為km。
由于在故障點(diǎn)兩側(cè)的線電壓是相同的，因此利用線路兩端的相間電流和線電壓，同時(shí)，利用 故障點(diǎn)兩端線電壓相等的特征，結(jié)合輸電線路的分布參數(shù)，可得出故障點(diǎn)離保護(hù)安裝處的準(zhǔn)確距 離，理論與試驗(yàn)證明，該方法可較準(zhǔn)確的得到故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，同時(shí)，該方法不受線
路運(yùn)行方式及過(guò)渡電阻等影響，可適用于任何故障的測(cè)距元件；而且此方法不受互感的影響，因
此，可適用于同桿雙回線路。
利用以上方法，對(duì)各種具體情形進(jìn)行分析1) 對(duì)于單相接地故障，與故障相有關(guān)的相間電壓在故障點(diǎn)由兩端保護(hù)安裝處折 算至故障點(diǎn)的兩端電壓相等；因此，由與故障相有關(guān)的相間電壓所測(cè)故障距 離都為正確的故障距離；對(duì)于與故障相無(wú)關(guān)的相間量，由于其在每點(diǎn)由兩端 保護(hù)安裝處折算至該點(diǎn)的兩端電壓都相等，因此，該相間公式結(jié)果無(wú)解；
2) 對(duì)于相間和相間接地故障，任意兩相的由兩端折算至故障點(diǎn)相間電壓在故障
點(diǎn)兩端都相等；因此，該公式對(duì)于任意相間量都有解；
3) 對(duì)于三相故障，由于每一相都與故障有關(guān)，因此，三相故障時(shí)，對(duì)于任意有 兩端折算至故障點(diǎn)的相間量在故障點(diǎn)兩端都相等，該公式有解；對(duì)于三相故 障，每一相間所測(cè)故障距離都為正確的故障距離；
4) 由以上分析可知，該公式對(duì)于區(qū)內(nèi)的任意故障都可準(zhǔn)確測(cè)的保護(hù)安裝處至故 障點(diǎn)的距離，并且由于該公式使用的為相間量，理論與實(shí)踐證明，該公式對(duì) 于經(jīng)弧光接地故障和同桿并加雙回線等故障都可準(zhǔn)確測(cè)得故障距離；
與目前所用測(cè)距算法相比，該算法不受線路互感，不受故障點(diǎn)過(guò)渡電阻等影響， 且不受系統(tǒng)電源阻抗及負(fù)荷電流的影響；由于該式為相間量，可以不受接地點(diǎn)影響， 同時(shí)該式不包括接地量，可以不受線路互感的影響，因此，可以應(yīng)用到同桿雙回線測(cè) 距；該方法無(wú)論對(duì)對(duì)稱故障也好，非對(duì)稱故障也好，都能適用。而且由于所用數(shù)據(jù)或 者為巳知，或者為故障后能長(zhǎng)期存在的量，因此，只要故障存在，該公式即可適用。
與目前所用雙端測(cè)距算法相比，由于公式中所用為標(biāo)準(zhǔn)自然指數(shù)和對(duì)數(shù)，因此， 從現(xiàn)有計(jì)算基礎(chǔ)上，已有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算。理論與實(shí)際表明，該算法對(duì)測(cè)距精度有很大的提高。
權(quán)利要求
1.一種在電力系統(tǒng)中通過(guò)兩端相間電流和相間電壓以及利用輸電線路分布參數(shù)對(duì)故障進(jìn)行測(cè)距的方法，該方法包括如下步驟利用同步算法將兩端電流和電壓調(diào)整到同步；線路保護(hù)裝置對(duì)互感器的電壓電流波形采樣得到電壓電流瞬時(shí)值；通過(guò)傅氏算法求出線路兩端的三相電流和三相電壓的相量形式，如Ia，Ib，Ic，Ua，Ub，Uc；計(jì)算相間電壓和相間電流；Uφ＝Uφ-UI(xiàn)φ＝Iφ-I式中下標(biāo)φ＝ab，bc，caφ，＝a，b，c分別表示三相中的一相，φ，不相等；根據(jù)故障時(shí)在故障點(diǎn)兩側(cè)相間電壓相等的原則，由兩端同名的相間電壓得故障測(cè)距如下id="icf0001" file="S2007101783649C00011.gif" wi="94" he="17" top="5" left = "5" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>其中X為故障點(diǎn)到n端的距離，單位為km，線路n、m兩端的相間電流和相間電壓分別為Inφ，Imφ，Unφ，Umφ，下標(biāo)φ＝ab，bc，caφ，＝a，b，c且φ，不相等，兩端必需是相同的相間電壓；Zc1為線路正序波阻抗，γ1為線路正序傳播常數(shù)，l表示保護(hù)范圍線路的長(zhǎng)度，以km為單位。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域中繼電保護(hù)的方法。公開(kāi)了在電力系統(tǒng)的通過(guò)兩端同步采樣電流和電壓，根據(jù)故障時(shí)故障點(diǎn)兩端相間電壓相等的辦法，利用相間電流和相間電壓實(shí)現(xiàn)雙端故障測(cè)距的方法。該方法包括如下主要步驟線路保護(hù)裝置對(duì)線路本側(cè)電流互感器二次電流和電壓互感器二次電壓采樣得到相應(yīng)的電流和電壓瞬時(shí)值，通過(guò)傅氏算法求出本側(cè)三相電流和三相電壓的傅氏形式，以及通過(guò)光纖通訊網(wǎng)接收對(duì)側(cè)保護(hù)同步采樣并經(jīng)濾波計(jì)算得到的電流、電壓的相量形式，根據(jù)在線路內(nèi)部故障時(shí)，故障點(diǎn)兩側(cè)相間電壓相等的條件，得出保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離。該方法不受線路運(yùn)行方式電源阻抗及過(guò)渡電阻的影響，并且由于使用相間量，減少了接地點(diǎn)不良或電壓互感器多點(diǎn)接地等原因?qū)y(cè)距的影響，對(duì)于單相故障，與故障相有關(guān)的相間量在故障點(diǎn)理論和實(shí)踐證明，該方法對(duì)輸電線路故障測(cè)距的準(zhǔn)確性有很大的提高。
文檔編號(hào)G01R31/08GK101173975SQ20071017836
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者巖 孟, 張效宇, 徐振宇, 杜兆強(qiáng), 魏會(huì)利 申請(qǐng)人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司