CN104090213A - 双回线路非同名相跨线接地故障的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双回线路非同名相跨线接地故障的定位方法，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、故障相电压突变量、故障相电流、故障相电流突变量、零序电流和两正常相电压，计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流相角，计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流，计算同杆并架双回线路I回线路正常运行时的故障相电压，然后利用双回线路保护安装处到非同名相跨线接地故障点的电压突变量幅值单调递增这一特性实现双回线路非同名相跨线接地故障精确定位，原理上消除了线间零序互感、过渡电阻和负荷电流对定位精度的影响，无测距死区，在电力***运行方式发生较大改变时依然具有很高的定位精度。

Description

双回线路非同名相跨线接地故障的定位方法

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相邻线路零序电流实测的双回线路非同名相跨线接地故障定位方法。

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，提供一种保护正向出口发生非同名相跨线接地故障时无测距死区，测距精度不受线间零序互感、过渡电阻和负荷电流的影响，利用双回线路保护安装处到非同名相跨线接地故障点的电压突变量幅值单调递增这一特性实现双回线路非同名相跨线接地故障定位方法。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

双回线路非同名相跨线接地故障的定位方法，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压突变量故障相电流故障相电流突变量和零序电流测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的两正常相电压其中，φρδ为I回线路ACB相或I回线路BAC相或I回线路CBA相；

(2)保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流相角α：

α＝r₁+r₂-π-β

其中， $r_1={\sin }^{-1}\left(\frac{a_3{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);$ $r_2={\sin }^{-1}\left(\frac{a_1{b}_2-a_2{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);$ $a_1=\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}{Z_{I1}}\right);$ $b_1=\mathrm{Im}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}{Z_{I1}}\right);$ $a_2=\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0});$ $b_2=\mathrm{Im}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0});$ $a_3=b_3=\left|\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}\right|;$ $\mathrm{\β}=\mathrm{Arg}\left(\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}\right);$ 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；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；φρδ为I回线路ACB相或I回线路BAC相或I回线路CBA相；

(3)保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流 ${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0}={\stackrel{\·}{I}}_{I0}(\cos \mathrm{\α}+j\sin \mathrm{\α});$ 其中，j为复数算子；

(4)保护装置计算同杆并架双回线路I回线路正常运行时的φ相电压其中，φρδ为I回线路ACB相或I回线路BAC相或I回线路CBA相；j为复数算子；

(5)保护装置选取故障距离初始值为l_x，以固定步长Δl递增，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的电压定位函数 $g\left(l_x\right)=\left|\right|{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-Z_{I1}\frac{l_x}{l}(\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})|-|-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\ρ}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\δ}}}{\sqrt{3}}\left|\right|,$ 直至同杆并架双回线路I回线路全长；其中，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；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；j为复数算子；

(6)保护装置选取同杆并架双回线路I回线路上电压定位函数

$g\left(l_x\right)=\left|\right|{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-Z_{I1}\frac{l_x}{l}(\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})|-|-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\ρ}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\δ}}}{\sqrt{3}}\left|\right|$ 达到最小值时对应的点为同杆并架双回线路非同名相跨线接地故障点。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本发明方法只用到单端单回线路电气量，不需要引入另一回线路电气量，定位精度不受电力***运行方式的影响，在电力***运行方式发生较大改变时依然具有很高的定位精度。本发明方法计及线间零序互感的影响，消除了线间零序互感对定位精度的影响。本发明方法利用双回线路保护安装处到非同名相跨线接地故障点的电压突变量幅值单调递增这一特性实现双回线路非同名相跨线接地故障定位，原理上消除了过渡电阻和负荷电流对定位精度的影响，保护正向出口发生非同名相跨线接地故障时无测距死区。

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压突变量故障相电流故障相电流突变量和零序电流测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的两正常相电压 其中，φρδ为I回线路ACB相或I回线路BAC相或I回线路CBA相。

保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流相角α：

α＝r₁+r₂-π-β

其中， $r_1={\sin }^{-1}\left(\frac{a_3{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);$ $r_2={\sin }^{-1}\left(\frac{a_1{b}_2-a_2{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);$ $a_1=\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}{Z_{I1}}\right);$ $b_1=\mathrm{Im}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}{Z_{I1}}\right);$ $a_2=\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0});$ $b_2=\mathrm{Im}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0});$ $a_3=b_3=\left|\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}\right|;$ $\mathrm{\β}=\mathrm{Arg}\left(\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}\right);$ 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；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗。

保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流其中，j为复数算子。

保护装置计算同杆并架双回线路I回线路正常运行时的故障相电压即φ相电压其中，φρδ为I回线路ACB相或I回线路BAC相或I回线路CBA相。

同杆并架双回线路发生非同名相跨线接地故障后，非同名相跨线接地故障点电压等于同杆并架双回线路I回线路正常运行时的故障相电压，即等于φ相电压而且双回线路保护安装处到非同名相跨线接地故障点的电压突变量幅值单调递增，利用此电压幅值分布特性提出双回线路非同名相跨线接地故障定位搜索步骤如下：

(1)保护装置选取故障距离初始值为l_x，以固定步长Δl递增，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的电压定位函数 $g\left(l_x\right)=\left|\right|{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-Z_{I1}\frac{l_x}{l}(\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})|-|-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\ρ}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\δ}}}{\sqrt{3}}\left|\right|,$ 直至同杆并架双回线路I回线路全长；其中，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；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；其中，j为复数算子。

(2)保护装置选取同杆并架双回线路I回线路上电压定位函数

$g\left(l_x\right)=\left|\right|{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-Z_{I1}\frac{l_x}{l}(\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})|-|-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\ρ}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\δ}}}{\sqrt{3}}\left|\right|$ 达到最小值时对应的点为同杆并架双回线路非同名相跨线接地故障点。

本发明方法只用到单端单回线路电气量，不需要引入另一回线路电气量，定位精度不受电力***运行方式的影响，在电力***运行方式发生较大改变时依然具有很高的定位精度。本发明方法计及线间零序互感的影响，消除了线间零序互感对定位精度的影响。本发明方法利用双回线路保护安装处到非同名相跨线接地故障点的电压突变量幅值单调递增这一特性实现双回线路非同名相跨线接地故障定位，原理上消除了过渡电阻和负荷电流对定位精度的影响，保护正向出口发生非同名相跨线接地故障时无测距死区。

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.双回线路非同名相跨线接地故障的定位方法，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压突变量故障相电流故障相电流突变量和零序电流测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的两正常相电压其中，φρδ为I回线路ACB相或I回线路BAC相或I回线路CBA相；

(2)保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流相角α：

α＝r₁+r₂-π-β

其中， $r_1={\sin }^{-1}\left(\frac{a_3{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);$ $r_2={\sin }^{-1}\left(\frac{a_1{b}_2-a_2{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);$ $a_1=\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}{Z_{I1}}\right);$ $b_1=\mathrm{Im}\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}}{Z_{I1}}\right);$ $a_2=\mathrm{Re}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0});$ $b_2=\mathrm{Im}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0});$ $a_3=b_3=\left|\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}\right|;$ $\mathrm{\β}=\mathrm{Arg}\left(\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}\right);$ 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；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；φρδ＝I回线路ACB相、I回线路BAC相、I回线路CBA相；

(3)保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流 ${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0}={\stackrel{\·}{I}}_{I0}(\cos \mathrm{\α}+j\sin \mathrm{\α});$ 其中，j为复数算子；

(4)保护装置计算同杆并架双回线路I回线路正常运行时的φ相电压其中，φρδ为I回线路ACB相或I回线路BAC相或I回线路CBA相；j为复数算子；

(5)保护装置选取故障距离初始值为l_x，以固定步长Δl递增，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点的电压定位函数 $g\left(l_x\right)=\left|\right|{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-Z_{I1}\frac{l_x}{l}(\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})|-|-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\ρ}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\δ}}}{\sqrt{3}}\left|\right|,$ 直至同杆并架双回线路I回线路全长；其中，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；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；j为复数算子；

(6)保护装置选取同杆并架双回线路I回线路上电压定位函数 $g\left(l_x\right)=\left|\right|{\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}-Z_{I1}\frac{l_x}{l}(\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})|-|-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\ρ}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\δ}}}{\sqrt{3}}\left|\right|$ 达到最小值时对应的点为同杆并架双回线路非同名相跨线接地故障点。