基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距方法，屬于電力系統(tǒng)繼電 保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 故障測(cè)距能夠及時(shí)準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，不僅能快速修復(fù)線路，保證可靠供電，而且對(duì) 電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。因此，故障測(cè)距一直是電力系統(tǒng)保護(hù)與控 制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003] 故障測(cè)距從數(shù)據(jù)使用的角度可分為雙端測(cè)距法和單端測(cè)距法，雙端測(cè)距法是使用 輸電線路兩端的電氣數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距，單端測(cè)距法是利用本地單端電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行故障 測(cè)距。雙端測(cè)距法又可分為雙端數(shù)據(jù)同步測(cè)距法和雙端數(shù)據(jù)非同步測(cè)距法，雙端數(shù)據(jù)同步 測(cè)距法一般對(duì)通信要求較高，需要線路兩端數(shù)據(jù)絕對(duì)同步，否則就會(huì)產(chǎn)生誤差；雙端數(shù)據(jù)非 同步測(cè)距法不要求線路兩端數(shù)據(jù)嚴(yán)格同步，但是仍需要鋪設(shè)數(shù)據(jù)傳輸通道，這會(huì)增大資金 投入；而單端測(cè)距法不需要通信信道，經(jīng)濟(jì)可靠、簡(jiǎn)單易行，因此，在實(shí)際輸電線路中得到了 廣泛應(yīng)用。
[0004] 故障測(cè)距從原理的角度可劃分為阻抗測(cè)距法和行波測(cè)距法，阻抗測(cè)距法是利用故 障距離與測(cè)量阻抗成正比的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距的，行波測(cè)距法是通過(guò)行波波頭在測(cè)量處 與故障處之間來(lái)回往返的時(shí)間來(lái)確定故障距離的。阻抗測(cè)距法受過(guò)渡電阻影響較大，至今 也沒(méi)有找到能完成克服過(guò)渡電阻的阻抗測(cè)距法，同時(shí)，阻抗測(cè)距法也容易受對(duì)端系統(tǒng)阻抗 和運(yùn)行方式的影響；行波測(cè)距法的測(cè)距精度一般高于阻抗測(cè)距法，但在識(shí)別故障點(diǎn)的反射 行波和來(lái)自其他間斷點(diǎn)的發(fā)生行波有一定的困難，因此，不管是哪種方法，都有必要對(duì)其進(jìn) 行更深入的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種不受過(guò)渡電阻影響的基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距方 法，具有較高的測(cè)量精度。
[0006] 該方法包括以下步驟：
[0007] 1. -種基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距方法，其特征在于：
[0008] 1)輸電線路故障發(fā)生后，在保護(hù)安裝處對(duì)三相電壓和三相電流進(jìn)行采樣，并分別 計(jì)算三相電壓向量和三相電流向量；
[0009] 2)根據(jù)步驟1)所得的三相電流向量計(jì)算零序電流向量；
[0010] 3)根據(jù)故障類型，選取相應(yīng)的定位函數(shù)；
[0011] 4)采用逐步搜索法，找到使定位函數(shù)取最小值的x，該X即為故障距離。
[0012] 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距方法，其特征在 于：在所述的步驟1)中，在線路M端保護(hù)安裝處以2000Hz的采樣頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣， 得到電流序列iMA (k)、iMB (k)、iMe (k)和電壓序列uMA (k)、uMB (k)、uMe (k)，利用傅里葉算法分別 計(jì)算輸電線路的三相電壓向量和三相電流向量，具體算法如下：
[0015] 其中，K= 40,為一個(gè)基波周期的采樣點(diǎn)數(shù)_分別表示線路M端保護(hù)安 裝處的電流向量和電壓向量。
[0016] 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距方法，其特征在 于：在所述的步驟2)中，根據(jù)所得的三相電流向量計(jì)算零序電流向量/_，具體計(jì)算如式 (3)所示。
[0018] 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距方法，其特征在 于：對(duì)于不同的故障類型，其相應(yīng)的定位函數(shù)由公式（4)~（12)給出：
[0019] 單相短路故障定位函數(shù)：
[0023] 其中，fA(x)、fB(x)、fc(x)分別為A、B、C單相接地故障的定位函數(shù)，K為零序電流 補(bǔ)償系數(shù)，j為復(fù)數(shù)的虛部單位，imag()表示取復(fù)數(shù)的虛部數(shù)值，II表示求模，X為線路上 某一點(diǎn)與保護(hù)安裝處之間的距離，X的取值范圍為零到線路全長(zhǎng)，C1(X)為線路電流分布系 數(shù)，適用于所有故障類型的定位函數(shù)，具體表達(dá)式為：
[0024] C1(X) = [(L-X) ZL1+ZN1]/(ZM1+LZL1+Z N1)
[0025] 其中，L為線路全長(zhǎng)，ZM1、Zni分別為線路M側(cè)和N側(cè)的系統(tǒng)正序阻抗，Z 單位長(zhǎng) 度線路正序阻抗；
[0026] 兩相相間短路故障定位函數(shù)：

[0030] 其中，fAB (x)、fBC(x)、fCA(x)分別為AB、BC、CA兩相相間短路故障定位函數(shù)；
[0031] 兩相接地短路故障定位函數(shù)：
[0033]式（10)為AB接地故障定位函數(shù)，4 + (Ar-oTl/yg+ (2-C(T)〗,,r]/3，
為故障時(shí)刻與兩個(gè)周期后時(shí)刻的c相電流向量的差值，為故障時(shí)刻的零序電流向量；
[0035]式（11)為BC接地故障定位函數(shù)，Affi= [(n)/w+(2-(T-?r)iw+(-2n)/wc]/3，
為故障時(shí)刻與兩個(gè)周期后時(shí)刻的A相電流向量的差值，為故障時(shí)刻的零序電流向量；
[0037] 式（12)為CA接地故障定位函數(shù)，
為故障時(shí)刻與兩個(gè)周期后時(shí)刻B相電流向量的差值，/^為故障時(shí)刻的零序電流向量。
[0038] 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距方法，其特征在 于：取X的初值為0km，以0.Olkm逐步增加X(jué)至線路全長(zhǎng)，再將每一個(gè)X全部代入定位函數(shù) 進(jìn)行計(jì)算，搜索出定位函數(shù)取最小值的X，該X即為故障距離。
[0039] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果為：
[0040] 本發(fā)明是利用過(guò)渡阻抗虛部為零的特點(diǎn)來(lái)推導(dǎo)故障定位函數(shù)，原理上完全不受過(guò) 渡電阻的影響，同時(shí)，該方法沒(méi)有忽略電流分布系數(shù)的相角，故障定位函數(shù)推導(dǎo)過(guò)程中沒(méi)有 任何近似，具有較高的測(cè)距精度，遠(yuǎn)高于其它單端阻抗測(cè)距算法。該方法只需要本地測(cè)量電 壓電流信號(hào)，不需要設(shè)置專門(mén)的通信信道，具有較好的實(shí)際可行性。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 附圖1是本發(fā)明實(shí)施例的500kV超尚壓輸電線路t旲型的不意圖。
[0042] 附圖2是基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 本發(fā)明提出的基于定位函數(shù)的輸電線路單端故障測(cè)距方法實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如 下：
[0044] 如附圖1所示，應(yīng)用本發(fā)明方法的輸電線路示意圖為一 500kV超高壓雙端電源供 電系統(tǒng)，兩側(cè)母線為M、N，線路全長(zhǎng)L為200km，M側(cè)電源相位超前N側(cè)電源20度。應(yīng)用本 發(fā)明方法前需要進(jìn)行故障選相，根據(jù)選相結(jié)果，選取相應(yīng)的定位函數(shù)，最后得到故障測(cè)距距 離。若選相故障結(jié)果為BC兩相接地短路故障，故障距離距M端保護(hù)安裝處155km，過(guò)渡電阻 為 100Q〇
[0045]M偵Ij、N偵Ij系統(tǒng)參數(shù)為：
[0046]正序系統(tǒng)阻抗為：Zmi=ZN1= 0? 9+jl9. 12888Q;
[0047]零序系統(tǒng)阻抗為：ZM。=ZN。=0? 7+jl