CN103163424B - 一种基于瞬时采样值的线路接地故障距离测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于瞬时采样值的线路接地故障距离测量方法。本发明方法考虑了接地故障点电压瞬时值的影响，对微分方程进行差分离散处理，采用三个相邻采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零序电流采样值计算故障距离。本发明方法通过利用三个相邻采样时刻的接地故障相电气量瞬时采样值实现了故障距离的精确测量，测量速度快，测量精度不受过渡电阻和负荷电流的影响，测量精度优于传统接地距离保护的接地故障距离测量精度，适用于接地距离保护的接地故障距离测量。

Description

一种基于瞬时采样值的线路接地故障距离测量方法

技术领域

本发明涉及电力***继电保护技术领域，特别是涉及一种基于瞬时采样值的线路接地故障距离测量方法。

背景技术

传统接地距离保护认为接地故障为金属性接地，对微分方程进行差分离散，利用瞬时采样值计算得到接地故障点到保护安装处的距离。事实上，即使发生输电线路经杆塔直接接地故障，在土壤电阻率较低的地区过渡电阻也在10Ω附近；在电阻率较高的地方过渡电阻可达30Ω，或甚至更高。过渡电阻不为零使得传统接地距离保护计算得到的接地故障距离与实际接地故障距离存在较大误差，若过渡电阻较大，容易造成接地故障距离测量值严重偏大或偏小，导致距离保护拒动或误动，严重影响着电网安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于瞬时采样值的线路接地故障距离测量方法。本发明方法利用三个相邻采样时刻的接地故障相电气量瞬时值实现接地故障距离的精确测量，测量精度不受过渡电阻和负荷电流的影响，适用于接地距离保护的接地故障距离测量。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于瞬时采样值的线路接地故障距离测量方法，其步骤如下：保护装置实时采集输电线路保护安装处的各采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零序电流采样值，计算故障距离x：

$x=\frac{u\left(t\right)i_2(t-\mathrm{\Δt})-u(t-\mathrm{\Δt})i_2\left(t\right)}{[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]i_2(t-\mathrm{\Δt})-[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]i_2\left(t\right)}$

其中，i_set1(t)=i(t)+k₁i₀(t)；i_set1(t-Δt)=i(t-Δt)+k₁i₀(t-Δt)；i_set1(t-2Δt)=i(t-2Δt)+k₁i₀(t-2Δt)；i_set2(t)=i(t)+k₂i₀(t)；i_set2(t-Δt)=i(t-Δt)+k₂i₀(t-Δt)；；；u(t)、u(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相电压采样值；i₂(t)、i₂(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相负序电流采样值；i(t)、i(t-Δt)、i(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的接地故障相电流采样值；i₀(t)、i₀(t-Δt)、i₀(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的零序电流采样值；Δt为采样间隔；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻；l₀、r₀分别为单位长度输电线路零序电感、零序电阻。

本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

本发明方法利用三个相邻采样时刻的接地故障相电气量瞬时值实现接地故障距离的精确测量，测量精

度不受过渡电阻和负荷电流的影响，测量精度优于传统接地距离保护的接地故障距离测量精度，适用于接地距离保护的接地故障距离测量元件。

附图说明

图1为应用本发明的线路输电***示意图。

具体实施方式

下面综合附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

保护装置实时采集输电线路保护安装处的各采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零序电流采样值。

输电线路单相接地故障后，t采样时刻接地故障相电气量满足

$u\left(t\right)=u_f\left(t\right)+x{l}_1\frac{i\left(t\right)+k_1{i}_0\left(t\right)-i(t-\mathrm{\Δt})-k_1{i}_0(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+x{r}_1[i\left(t\right)+k_2{i}_0\left(t\right)]---\left(1\right)$

t-Δt采样时刻接地故障相电气量满足

$u(t-\mathrm{\Δt})=u_f(t-\mathrm{\Δt})+x{l}_1\frac{i(t-\mathrm{\Δt})+k_1{i}_0(t-\mathrm{\Δt})-i(t-2\mathrm{\Δt})-k_1{i}_0(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+x{r}_1[i(t-\mathrm{\Δt})+k_2{i}_0(t-\mathrm{\Δt})]---\left(2\right)$

其中，u(t)、u(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相电压采样值； i(t)、i(t-Δt)、i(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的接地故障相电流采样值；i₀(t)、i₀(t-Δt)、i₀(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的零序电流采样值；Δt为采样间隔；；；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻；l₀、r₀分别为单位长度输电线路零序电感、零序电阻；u_f(t)、u_f(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障点电压瞬时值。

由于电阻性接地故障，接地故障点电压与保护安装处的接地故障相负序电流同相位，因此，式（1）和式（2）可转换为式（3）和式（4）。

$u\left(t\right)={\mathrm{ki}}_2\left(t\right)+x{l}_1\frac{i\left(t\right)+k_1{i}_0\left(t\right)-i(t-\mathrm{\Δt})-k_1{i}_0(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+x{r}_1[i\left(t\right)+k_2{i}_0\left(t\right)]---\left(3\right)$

$u(t-\mathrm{\Δt})={\mathrm{ki}}_2(t-\mathrm{\Δt})+x{l}_1\frac{i(t-\mathrm{\Δt})+k_1{i}_0(t-\mathrm{\Δt})-i(t-2\mathrm{\Δt})-k_1{i}_0(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+x{r}_1[i(t-\mathrm{\Δt})+k_2{i}_0(t-\mathrm{\Δt})]---\left(4\right)$

其中，i₂(t)、i₂(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相负序电流采样值；k为比例系数。

由式（3）和式（4）联立得到接地故障点到保护安装处的接地故障距离x计算式如下：

$x=\frac{u\left(t\right)i_2(t-\mathrm{\Δt})-u(t-\mathrm{\Δt})i_2\left(t\right)}{[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]i_2(t-\mathrm{\Δt})-[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]i_2\left(t\right)}$

其中，i_set1(t)=i(t)+k₁i₀(t)；i_set1(t-Δt)=i(t-Δt)+k₁i₀(t-Δt)；i_set1(t-2Δt)=i(t-2Δt)+k₁i₀(t-2Δt)；i_set2(t)=i(t)+k₂i₀(t)；i_set2(t-Δt)=i(t-Δt)+k₂i₀(t-Δt)。

本发明方法利用三个相邻采样时刻的接地故障相电气量瞬时值实现接地故障距离的精确测量，测量精

度不受过渡电阻和负荷电流的影响，测量精度优于传统接地距离保护的接地故障距离测量精度，适用于接地距离保护的接地故障距离测量。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于瞬时采样值的线路接地故障距离测量方法，包括以下步骤，

由保护装置实时采集输电线路保护安装处的各采样时刻的接地故障相电压采样值、接地故障相电流采样值、接地故障相负序电流采样值和零序电流采样值，其特征在于；计算故障距离x：

$x=\frac{u\left(t\right)i_2(t-\mathrm{\Δt})-u(t-\mathrm{\Δt})i_2\left(t\right)}{[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}\left(t\right)-i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}\left(t\right)]i_2(t-\mathrm{\Δt})-[l_1\frac{i_{\mathrm{set}1}(t-\mathrm{\Δt})-i_{\mathrm{set}1}(t-2\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}+r_1{i}_{\mathrm{set}2}(t-\mathrm{\Δt})]i_2\left(t\right)}$

其中，i_set1(t)＝i(t)+k₁i₀(t)；i_set1(t-Δt)＝i(t-Δt)+k₁i₀(t-Δt)；i_set1(t-2Δt)＝i(t-2Δt)+k₁i₀(t-2Δt)；i_set2(t)＝i(t)+k₂i₀(t)；i_set2(t-Δt)＝i(t-Δt)+k₂i₀(t-Δt)；u(t)、u(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相电压采样值；i₂(t)、i₂(t-Δt)分别为t、t-Δt采样时刻的接地故障相负序电流采样值；i(t)、i(t-Δt)、i(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的接地故障相电流采样值；i₀(t)、i₀(t-Δt)、i₀(t-2Δt)分别为t、t-Δt、t-2Δt采样时刻的零序电流采样值；Δt为采样间隔；l₁、r₁分别为单位长度输电线路正序电感、正序电阻；l₀、r₀分别为单位长度输电线路零序电感、零序电阻。