CN104062553B - 同杆并架双回线路单相接地故障单端测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同杆并架双回线路单相接地故障单端测距方法。本发明方法首先测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电气量并计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流，然后采用一维搜索方法，从同杆并架双回线路I回线路保护安装处开始，以固定步长依次递增，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的单端定位误差，直至同杆并架双回线路I回线路全长，选取单端定位误差最小的点为故障点。本发明方法计及线间零序互感的影响，消除线间零序互感对同杆并架双回线路单相接地故障单端测距精度的影响；且算法模型中考虑单相接地故障点电压的影响，消除了过渡电阻对同杆并架双回线路单相接地故障单端测距精度的影响，具有很高的测距精度。

Description

同杆并架双回线路单相接地故障单端测距方法

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抗线间零序互感和过渡电阻影响的同杆并架双回线路单相接地故障单端测距方法。

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，不利于故障快速排出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，提供一种抗线间零序互感和过渡电阻影响的同杆并架双回线路单相接地故障单端测距方法。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

同杆并架双回线路单相接地故障单端测距方法，它包括如下依序步骤：

(1)保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ为I回线路A相、I回线路B相或I回线路C相；

(2)保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流

${\stackrel{\·}{I}}_{II0}=\frac{(l_x{Z}_{n0}-(l-l_x\left)Z_{m0}\right){\stackrel{\·}{I}}_{I0}}{(2l-l_x)Z_{n0}+(l-l_x)(Z_{m0}+Z_{I0}+Z_m)}$

其中，Z_m0为同杆并架双回线路I回线路本侧保护安装处的零序***等值阻抗；Z_n0为同杆并架双回线路I回线路对侧保护安装处的零序***等值阻抗；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；l为同杆并架双回线路I回线路长度；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；

(3)计算同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_x点的单端定位误差ε(l_x)：

$\mathrm{\ϵ}\left(l_x\right)=\left|\frac{\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}2}\right)}{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}2}\right)}-\frac{\mathrm{Im}({\stackrel{\·}{U}}_{I\mathrm{\φ}}-\frac{Z_{I1}{l}_x}{l}({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{3Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{II0}\left)\right)}{\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{U}}_{I\mathrm{\φ}}-\frac{Z_{I1}{l}_x}{l}({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{3Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{II0}\left)\right)}\right|$

其中，Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；

(4)故障距离初始值l_x以步长Δl逐次增加，返回步骤(2)，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的单端定位误差ε(l_x)，直至同杆并架双回线路I回线路全长，选取单端定位误差ε(l_x)最小的点为故障点。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本发明方法首先测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压、故障相电流、故障相负序电流和零序电流，利用同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电气量计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流，然后采用一维搜索方法，从同杆并架双回线路I回线路保护安装处开始，以固定步长依次递增，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的单端定位误差，直至同杆并架双回线路I回线路全长，选取单端定位误差ε(l_x)最小的点为故障点。本发明方法计及线间零序互感的影响，消除线间零序互感对同杆并架双回线路单相接地故障单端测距精度的影响；本发明方法算法模型中考虑单相接地故障点电压的影响，消除了过渡电阻对同杆并架双回线路单相接地故障单端测距精度的影响，具有很高的测距精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为应用本发明的同杆并架双回线路输电***示意图。

具体实施方式

图1为应用本发明的同杆并架双回线路输电***示意图。图1中PT为电压互感器；CT为电流互感器。保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ为I回线路A相、I回线路B相或I回线路C相。

保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流

${\stackrel{\·}{I}}_{II0}=\frac{(l_x{Z}_{n0}-(l-l_x\left)Z_{m0}\right){\stackrel{\·}{I}}_{I0}}{(2l-l_x)Z_{n0}+(l-l_x)(Z_{m0}+Z_{I0}+Z_m)}---\left(1\right)$

其中，Z_m0为同杆并架双回线路I回线路本侧保护安装处的零序***等值阻抗；Z_n0为同杆并架双回线路I回线路对侧保护安装处的零序***等值阻抗；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；l为同杆并架双回线路I回线路长度；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗。

计算同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_x点的单端定位误差ε(l_x)：

$\mathrm{\ϵ}\left(l_x\right)=\left|\frac{\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}2}\right)}{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}2}\right)}-\frac{\mathrm{Im}({\stackrel{\·}{U}}_{I\mathrm{\φ}}-\frac{Z_{I1}{l}_x}{l}({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{3Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{II0}\left)\right)}{\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{U}}_{I\mathrm{\φ}}-\frac{Z_{I1}{l}_x}{l}({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{3Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{II0}\left)\right)}\right|---\left(2\right)$

其中，Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；l为同杆并架双回线路I回线路长度；为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部。

故障距离初始值l_x以步长Δl逐次增加，反复利用式(1)和式(2)依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的单端定位误差ε(l_x)，直至同杆并架双回线路I回线路全长，选取单端定位误差ε(l_x)最小的点为故障点。

本发明方法首先测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压、故障相电流、故障相负序电流和零序电流，利用同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电气量计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流，然后采用一维搜索方法，从同杆并架双回线路I回线路保护安装处开始，以固定步长依次递增，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的单端定位误差，直至同杆并架双回线路I回线路全长，选取单端定位误差ε(l_x)最小的点为故障点。本发明方法计及线间零序互感的影响，消除线间零序互感对同杆并架双回线路单相接地故障单端测距精度的影响；本发明方法算法模型中考虑单相接地故障点电压的影响，消除了过渡电阻对同杆并架双回线路单相接地故障单端测距精度的影响，具有很高的测距精度。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (1)

1.同杆并架双回线路单相接地故障单端测距方法，其特征在于：包括如下依序步骤：

(1)保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ为I回线路A相、I回线路B相或I回线路C相；

(2)保护装置选取故障距离初始值为l_x，计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流

${\stackrel{\·}{I}}_{II0}=\frac{(l_x{Z}_{n0}-(l-l_x\left)Z_{m0}\right){\stackrel{\·}{I}}_{I0}}{(2l-l_x)Z_{n0}+(l-l_x)(Z_{m0}+Z_{I0}+Z_m)}$

其中，Z_m0为同杆并架双回线路I回线路本侧保护安装处的零序***等值阻抗；Z_n0为同杆并架双回线路I回线路对侧保护安装处的零序***等值阻抗；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；l为同杆并架双回线路I回线路长度；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；

(3)计算同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_x点的单端定位误差ε(l_x)：

$\mathrm{\ϵ}\left(l_x\right)=|\frac{\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}2}\right)}{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}2}\right)}-\frac{\mathrm{Im}({\stackrel{\·}{U}}_{I\mathrm{\φ}}-\frac{Z_{I1}{l}_x}{l}({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{3Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{II0}\left)\right)}{\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{U}}_{I\mathrm{\φ}}-\frac{Z_{I1}{l}_x}{l}({\stackrel{\·}{I}}_{I\mathrm{\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{3Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{II0}\left)\right)}|$

其中，Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；为的虚部；为的实部；为的实部；为的虚部；

(4)故障距离初始值l_x以步长Δl逐次增加，返回步骤(2)，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的单端定位误差ε(l_x)，直至同杆并架双回线路I回线路全长，选取单端定位误差ε(l_x)最小的点为故障点。