CN103869220B - 基于直采直跳通讯模式双回线路单相接地故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于直采直跳通讯模式双回线路单相接地故障定位方法，该方法测量同杆双回线路保护安装处的I回线路的故障相电压、故障相电流、零序电流，测量其他两正常相电压，测量II回线路零序电流，利用I回线路两正常相电压计算I回线路正常运行时的故障相电压；从同杆双回线路保护安装处开始，以固定步长递增依次计算I回线路上每一点的故障相电压领先I回线路正常运行时的故障相电压的相角，利用故障点前后电压比相相角会发生阶跃性变化这一特性实现双回线路单相接地故障的精确定位。本发明无需对线路故障前电压进行记忆，无需设置线路故障前电压保持回路；消除了过渡电阻、负荷电流和线间零序互感对故障测距精度的影响。

Description

基于直采直跳通讯模式双回线路单相接地故障定位方法

技术领域

本发明涉及电力***继电保护技术领域，具体地说是涉及一种基于直采直跳通讯模式双回线路单相接地故障定位方法。

背景技术

从测距所用电气量来划分，故障测距的方法可分为两大类：双端测距和单端测距。双端故障测距法是利用输电线路两端电气量确定输电线路故障位置的方法，它需要通过通道获取对端电气量，因此对通道的依赖性强，实际使用中还易受双端采样值同步性的影响。单端测距法是仅利用输电线路一端的电压电流数据确定输电线路故障位置的一种方法，由于它仅需要一端数据，无须通讯和数据同步设备，运行费用低且算法稳定，因此在中低压线路中获得了广泛地应用。目前，单端测距方法主要分为两类，一类为行波法，另一类为阻抗法。行波法利用故障暂态行波的传送性质进行测距，精度高，不受运行方式、过度电阻等影响，但对采样率要求很高，需要专门的录波装置，目前未获得实质性的应用。阻抗法利用故障后的电压、电流量计算故障回路的阻抗，根据线路长度与阻抗成正比的特性进行测距，测距原理简单可靠，但应用于同杆并架双回线路单相接地故障单端故障测距时，测距精度受到故障点过渡电阻和线间零序互感影响严重。同杆并架双回线路线间存在零序互感，零序互感会对零序补偿系数产生影响，进而导致阻抗法测距结果误差偏大。若同杆并架双回线路发生单相高阻接地故障，受线间零序互感和高过渡电阻综合影响，阻抗法测距结果常常超出线路全长或无测距结果，无法提供准确的故障位置信息，导致线路故障巡线困难，不利于故障快速排除和线路供电快速恢复。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种保护正向出口单回线路单相接地故障时无故障测距死区，无需对线路故障前电压进行记忆，无需设置线路故障前电压保持回路，利用故障点前后电压比相相角会发生阶跃性变化这一特性实现双回线路单相接地故障精确定位的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于直采直跳通讯模式双回线路单相接地故障定位方法，包括如下依序步骤：

（1）保护装置测量同杆双回线路保护安装处的I回线路故障相电压I回线路故障相电流和I回线路零序电流测量I回线路其他两正常相电压和II回线路零序电流其中，φαβ为ACB相或BAC相或CBA相；

（2）保护装置计算I回线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ为ACB相或BAC相或CBA相；

（3）保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算同杆双回线路I回线路上距同杆双回线路保护安装处故障距离为l_x点的φ相电压其中，z_I1、z_I0分别为单位长度I回线路正序阻抗、零序阻抗；z_m0为单位长度I回线路和单位长度II回线路之间的零序互感阻抗；

（4）故障距离初始值l_x以固定步长Δl递增，返回步骤（3）并依次计算同杆双回线路I回线路上每一点的φ相电压领先I回线路正常运行时的φ相电压 $-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\β}}}{\sqrt{3}}$ 的相角 $\mathrm{\θ}\left(l_x\right)=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-l_x{z}_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{z_{I0}-z_{I1}}{z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{z_{m0}}{3z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})}{-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\β}}}{\sqrt{3}}}\right),$ 直至同杆双回线路I回线路全长；

（5）选取同杆双回线路I回线路上l_x点对应的θ(l_x)落在（90°，270°）内且其相邻下一个l_x+Δl点对应的θ(l_x+Δl)落在（-90°，90°）内，这两点的中间位置即为故障点。

本发明的有益效果是：

本发明方法利用故障后同一回线路两正常相电压实时计算双回线路正常运行时的故障相电压，无需对线路故障前电压进行记忆，无需设置线路故障前电压保持回路。本发明方法利用故障点前后电压比相相角会发生阶跃性变化这一特性实现双回线路单相接地故障的精确定位，原理上消除了过渡电阻和负荷电流对故障测距精度的影响，在保护正向出口单回线路单相接地故障时无故障测距死区。本发明方法利用直采直跳通讯模式获取另一回线路零序电流，算法模型中计及另一回线路零序电流的影响，原理上消除了线间零序互感对故障测距精度的影响，具有很高的测距精度。

附图说明

图1为应用本发明的同杆双回线路输电***示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

图1为应用本发明的同杆双回线路输电***示意图。图1中CVT为电压互感器、CT为电流互感器。智能变电站中，对采样数字信号传输通道进行SV网络通讯组网，合并单元实时采集电压互感器CVT和电流互感器CT输出的交流模拟量后，合并单元将采集到的电压互感器CVT和电流互感器CT输出的交流模拟量转化成采样数字信号，经光纤通讯传输给交换器，然后再经光纤通讯直接传输给继电保护装置。

本发明的一种基于直采直跳通讯模式双回线路单相接地故障定位方法，包括如下依序步骤：

继电保护装置测量同杆双回线路保护安装处的I回线路故障相电压I回线路故障相电流和I回线路零序电流测量I回线路其他两正常相电压和II回线路零序电流其中，φαβ为ACB相或BAC相或CBA相，即，当φ=A相时，α=C相,β=B相；当φ=B相时，α=A相,β=C相；当φ=C相时，α=B相,β=A相；上述I回线路指同杆双回线路中故障的一回线路，II回线路指同杆双回线路中正常运行的的另一回线路；

继电保护装置计算I回线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ为ACB相或BAC相或CBA相，即，当φ=A相时，α=C相,β=B相；当φ=B相时，α=A相,β=C相；当φ=C相时，α=B相,β=A相；

继电保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算同杆双回线路I回线路上距同杆双回线路保护安装处故障距离为l_x点的φ相电压其中，z_I1、z_I0分别为单位长度I回线路正序阻抗、零序阻抗；z_m0为单位长度I回线路和单位长度II回线路之间的零序互感阻抗；

故障距离初始值l_x以固定步长Δl递增，依次计算同杆双回线路I回线路上每一点的φ相电压领先I回线路正常运行时的φ相电压的相角 $\mathrm{\θ}\left(l_x\right)=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-l_x{z}_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{z_{I0}-z_{I1}}{z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{z_{m0}}{3z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})}{-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\β}}}{\sqrt{3}}}\right),$ 直至同杆双回线路I回线路全长；

选取同杆双回线路I回线路上l_x点对应的θ(l_x)落在（90°，270°）内且其相邻下一个l_x+Δl点对应的θ(l_x+Δl)落在（-90°，90°）内，这两点的中间位置即为故障点。

本发明方法利用故障后同一回线路两正常相电压实时计算双回线路正常运行时的故障相电压，无需对线路故障前电压进行记忆，无需设置线路故障前电压保持回路。

本发明方法利用故障点前后电压比相相角会发生阶跃性变化这一特性实现双回线路单相接地故障的精确定位，原理上消除了过渡电阻和负荷电流对故障测距精度的影响，在保护正向出口单回线路单相接地故障时无故障测距死区。

本发明方法利用直采直跳通讯模式获取另一回线路零序电流，算法模型中计及另一回线路零序电流的影响，原理上消除了线间零序互感对故障测距精度的影响，具有很高的测距精度。

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.基于直采直跳通讯模式双回线路单相接地故障定位方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

（1）保护装置测量同杆双回线路保护安装处的I回线路故障相电压I回线路故障相电流和I回线路零序电流测量I回线路其他两正常相电压和II回线路零序电流其中，φαβ为ACB相或BAC相或CBA相；

（2）保护装置计算I回线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ为ACB相或BAC相或CBA相；

（3）保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算同杆双回线路I回线路上距同杆双回线路保护安装处故障距离为l_x点的φ相电压其中，z_I1、z_I0分别为单位长度I回线路正序阻抗、零序阻抗；z_m0为单位长度I回线路和单位长度II回线路之间的零序互感阻抗；

（4）故障距离初始值l_x以固定步长Δl递增，返回步骤（3），依次计算同杆双回线路I回线路上每一点的φ相电压领先I回线路正常运行时的φ相电压 $-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\β}}}{\sqrt{3}}$ 的相角 $\mathrm{\θ}\left(l_x\right)=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-l_x{z}_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{z_{I0}-z_{I1}}{z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{z_{m0}}{3z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})}{-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\β}}}{\sqrt{3}}}\right),$ 直至同杆双回线路I回线路全长；

（5）选取同杆双回线路I回线路上l_x点对应的θ(l_x)落在（90°，270°）内且其相邻下一个l_x+Δl点对应的θ(l_x+Δl)落在（-90°，90°）内，这两点的中间位置即为故障点。