CN105676063A - 一种电网非均匀线路建模与故障定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网非均匀线路建模与故障定位方法,该方法包括:根据非均匀线路的特点用PSCAD搭建非均匀线路模型,设置参数;确定非均匀线路故障定位方法,并构建故障定位***中非均匀线路算法;对建立的非均匀线路进行故障仿真与定位,验证所建立非均匀线路的必要性和准确性;建立含有非均匀线路的故障定位***;进行故障定位测试。本发明使电网的故障定位***中增加了非均匀模型,提高了故障定位的准确性和有效性;实现了对不同型号参数线路的故障定位,且本发明提出的算法计算量小,运算速度较快。<!-- 2 -->
Description
技术领域
本发明属于电力***领域,尤其涉及一种电网非均匀线路建模与故障定位方法。
背景技术
多年以来,输电线路故障定位一直是电力***研究者和电力设备制造商所关注的问题。实时、准确故障定位对迅速发现故障点、修复受损线路、以及提高***的可靠性起到重要的作用。然而由于影响因素太多和不确定性,所以到目前为止,这一领域仍有大量工作需要进一步完善,特别是对于非均匀参数线路更是如此。经调查研究很多的输电线路是改造线路,线路的导线型号不一样,同一条线可能有很多的参数即为非均匀线路,如果仅采用之前的故障定位方法很难保障定位信息的准确性。针对这一情况,在故障定位***中新增非均匀线路故障定位算法这一模块,弥补了原来故障定位***中只采用单一均匀线路算法的缺点,提高了故障定位的准确性,同时也填补了非均匀线路定位的空白。
随着计算机技术、通讯技术、和网络技术的飞速发展,大量的电网测量数据得以实时地采集并发至控制中心。这为基于多个***的实时定位***的研究打下了牢固的基础。目前电网故障定位***主要存在的问题:
(1)输电线路模型未考虑同一线路不同型号的组合线路;
(2)故障定位***中没有设计非均匀线路,将非均匀线路采用单一均匀线路的方法进行定位。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电网非均匀线路建模与故障定位方法,旨在解决目前电网故障定位***未考虑同一线路不同型号的组合线路,将非均匀线路采用单一均匀线路的方法进行定位,不能实时、准确对电网线路进行故障定位的问题。
本发明是这样实现的,一种电网非均匀线路建模与故障定位方法,包括:
步骤一、根据非均匀线路的特点用PSCAD搭建非均匀线路模型,设置参数;
步骤二、确定非均匀线路故障定位方法,并构建故障定位***中非均匀线路算法;
步骤三、对建立的非均匀线路进行故障仿真与定位,验证所建立非均匀线路的必要性和准确性;
步骤四、建立含有非均匀线路的故障定位***;
步骤五、进行故障定位测试。
进一步,所述步骤一中,非均匀线路指同一条线路上,参数不一样的输电线;
非均匀线路分为单端非均匀线路和双端非均匀线路,单端非均匀线路是指只有一端有电源的线路,双端非均匀线路是指两端都有电源的线路。
进一步,非均匀线路的具体参数包括:非均匀线路正序电阻R1、非均匀线路正序电抗X1、非均匀线路零序电阻R0、非均匀线路零序电抗X0、线路总长度L、每段分段长度第一段记为L1、第二段记为L2……第n段记为Ln;
电抗的基本属性如下所示:
当X>0时,称为感性电抗;
当X=0时,电抗为0;
当X<0时,称为容性电抗;
在PSCAD中进行搭建模型。
进一步,故障定位***双端非均匀线路的算法为:
计算前,将分段的阻抗、长度加起来作为参数进行计算,计算后得到一个故障距离,根据此故障距离得出故障位于哪一段,求出故障点处的故障的电流、电压以及阻抗,再次进行计算,得出的故障距离加上故障距离前的线路长度即为得到的最终距离;
首先根据各分段线路正序电抗X1,求总线路的平均正序电抗为假设线路总长度L,第一段线路线路长度为L1,第二段线路长度为L2……第n段记为Ln;第一段线路正序电抗第二段线路正序电抗为第n段线路正序电抗为
线路平均正序电抗:
以双端均匀线路计算时的故障距离为IfL和IfR分别为故障近端电流、远端电流;VL和VR为故障近端电压、远端电压;IL和IR分别为近端电流、远端电流;d代表故障距离;Rf代表故障电阻,X为线路正序阻抗;
VL=ILdX+(IfL+IfR)Rf
假定近端测的电流IL与故障总电流IfL+IfR同相,故障距离Im()为取复数的虚数部分;
假定近端故障电流IfL与故障总电流IfL+IfR同相,故障距离*为对复数求共轭;
假定近端负序电流I2与故障总电流IfL+IfR同相,故障距离*为对复数求共轭;
求出以均匀线路计算得出的故障距离
假设实际故障距离Ln;用计算出的故障距离和平均电抗的乘积与每一段的长度*和每一段的电抗的乘积做比较,计算出故障位于第几段,再做处理;
将与第一段线路长度L1比较;
若 则
若 则
若 则
如果初次计算的故障距离等于分段的长度,则按此段长度计算。
进一步,所述步骤三的具体方法为:设置故障位置,设置故障类型、故障电阻、负荷的初始值,进行10种故障类型的设置:A相接地故障、B相接地故障、C相接地故障、AB两相接地故障、CA两相接地故障、BC两相接地故障、ABC三相短路故障、AB两相短路故障、CA两相短路故障、BC两相短路故障。
本发明使电网的故障定位***中增加了非均匀模型,提高了故障定位的准确性和有效性;实现了对不同型号参数线路的故障定位,且本发明提出的算法计算量小,运算速度较快。
附图说明
图1是本发明实施例提供的非均匀线路结构图;
图中:(a)为单端非均匀线路;(b)为双端非均匀线路;
图2是本发明实施例提供的故障仿真拓扑图;
图3是本发明实施例提供的非均匀线路的故障模型;
图4是本发明实施例提供的单端非均匀线路的故障仿真程序的流程框图;
图5是本发明实施例提供的双端非均匀线路的故障仿真程序的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
参阅图1-图4:
本发明是这样实现的,一种电网非均匀线路建模与故障定位方法,包括:
步骤一、根据非均匀线路的特点用PSCAD搭建非均匀线路模型,设置参数;
步骤二、确定非均匀线路故障定位方法,并构建故障定位***中非均匀线路算法;
步骤三、对建立的非均匀线路进行故障仿真与定位,验证所建立非均匀线路的必要性和准确性;
步骤四、建立含有非均匀线路的故障定位***;
步骤五、进行故障定位测试。
进一步,所述步骤一中,非均匀线路指同一条线路上,参数不一样的输电线;
非均匀线路分为单端非均匀线路和双端非均匀线路,如附图1所示;单端非均匀线路是指只有一端有电源的线路,双端非均匀线路是指两端都有电源的线路。
进一步,非均匀线路的具体参数包括:非均匀线路正序电阻R1、非均匀线路正序电抗X1、非均匀线路零序电阻R0、非均匀线路零序电抗X0、线路总长度L、每段分段长度第一段记为L1、第二段记为L2……第n段记为Ln;
电抗的基本属性如下所示:
当X>0时,称为感性电抗;
当X=0时,电抗为0;
当X<0时,称为容性电抗。
进一步,所述步骤二中,故障定位***非均匀线路算法如下:
如图4所示,单端非均匀线路的算法为:首先根据各分段线路正序电抗X1,求总线路的平均正序电抗为假设线路总长度L,第一段线路线路长度为L1,第二段线路长度为L2……第n段记为Ln;第一段线路正序电抗第二段线路正序电抗为第n段线路正序电抗为
线路平均正序电抗:
以均匀线路计算时的故障距离为假设实际故障距离Ln;用计算出的故障距离和平均电抗的乘积与每一段的长度*和每一段的电抗的乘积做比较,计算出故障位于第几段,再做处理。
将与第一段线路长度L1比较,若则
若 则
若 则
如果初次计算的故障距离等于分段的长度,则按此段长度计算;
如图5所示,双端非均匀线路的算法为:
计算前,将分段的阻抗、长度加起来作为参数进行计算,计算后得到一个故障距离,根据此故障距离得出故障位于哪一段,求出故障点处的故障的电流、电压以及阻抗,再次进行计算,得出的故障距离加上故障距离前的线路长度即为得到的最终距离。
首先根据各分段线路正序电抗X1,求总线路的平均正序电抗为假设线路总长度L,第一段线路线路长度为L1,第二段线路长度为L2……第n段记为Ln;第一段线路正序电抗第二段线路正序电抗为第n段线路正序电抗为
线路平均正序电抗:
以双端均匀线路计算时的故障距离为假定线路的故障模型如图3所示。
其中,IfL和IfR分别为故障近端电流、远端电流;VL和VR为故障近端电压、远端电压;IL和IR分别为近端电流、远端电流;d代表故障距离;Rf代表故障电阻,X为线路正序阻抗。得到公式:
VL=ILdX+(IfL+IfR)Rf
假定近端测的电流IL与故障总电流IfL+IfR同相,故障距离Im()为取复数的虚数部分。
假定近端故障电流IfL与故障总电流IfL+IfR同相,故障距离*为对复数求共轭。
假定近端负序电流I2与故障总电流IfL+IfR同相,故障距离*为对复数求共轭。
此时求出以均匀线路计算得出的故障距离
假设实际故障距离Ln;用计算出的故障距离和平均电抗的乘积与每一段的长度*和每一段的电抗的乘积做比较,计算出故障位于第几段,再做处理;
将与第一段线路长度L1比较,若则
若 则
若 则
如果初次计算的故障距离等于分段的长度,则按此段长度计算。
所述步骤三的具体方法为:设置故障位置,设置故障类型、故障电阻、负荷的初始值,进行10种故障类型的设置:AG(A相接地故障)、BG(B相接地故障)、CG(C相接地故障)、ABG(AB两相接地故障)、CAG(CA两相接地故障)、BCG(BC两相接地故障)、ABC(ABC三相短路故障)、AB(AB两相短路故障)、CA(CA两相短路故障)、BC(BC两相短路故障)具体如下表;
参数设置如下表所示:
线路名称 | R1(ohm/km0) | X1(ohm/km0) | R0(ohm/km0) | X0(ohm/km0) |
单端线路 | 0.064 | 0.372 | 0.192 | 0.966 |
设置6处故障位置:0-km,0+km,15km,30.35km,40.35km,48.24km。
故障电阻设为10ohm,进行故障仿真的结果如下表所示:
由上表可以看出,非均匀线路的算法可以提高故障定位算法的精确度,最大为4.07%,此算法是有效的,当对故障电阻值进行改变时,所得的结果对于故障定位的精确度提高都有一定的作用。
步骤四中所述的非均匀线路的故障定位***是在原故障定位***的基础上新增非均匀线路的模型、故障定位算法,故障仿真的拓扑图如附图2所示。
步骤四中所述的非均匀线路的故障定位***是在原故障定位***的基础上新增非均匀线路的模型、故障定位算法。
原故障定位***主要实现故障的实时定位,包括实时分析模块、事后故障分析模块、短信通知模块、历史记录查询模块。故障实时定位采用不同的算法对不同类型的输电线路进行故障定位,原故障定位***中线路类型不包含非均匀线路,导致无法对非均匀线路实现故障定位,支持主要保护设备的工作特性。
1)线路算法模块***中包含各类输电线路的算法,新建线路时供用户选择。
2)实时分析模块***发生故障时能够自动匹配同一条线路不同端的故障文件,并采用先进算法进行故障定位,支持IEEEComtrade标准格式故障文件的存储和分析。
3)事后故障分析模块该模块具有重新计算功能,用户可根据需求进行查询分析。
4)短信通知模块严格按照需要设置只发送信息不接收信息,保证***的安全,用户可以对接收故障信息的范围设定,如是否管理不同区域的线路、区内、区外故障是否发送。
5)历史查询模块***支持分析结果历史数据查询,提供以时间、故障设备、故障类型为索引的结果查询,支持查询结果以单独图表的形式呈现。
非均匀线路的故障定位***是在原故障实时定位***的基础上新增了非均匀线路算法,实现对非均匀线路的实时故障定位。
按照设计好的非均匀线路故障定位***进行非均匀线路的故障定位,经新增的非均匀算法得到的结果精确度提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电网非均匀线路建模与故障定位方法,其特征在于,所述的电网非均匀线路建模与故障定位方法包括:
步骤一、根据非均匀线路的特点用PSCAD搭建非均匀线路模型,设置参数;
步骤二、确定非均匀线路故障定位方法,并构建故障定位***中非均匀线路算法;
步骤三、对建立的非均匀线路进行故障仿真与定位,验证所建立非均匀线路的必要性和准确性;
步骤四、建立含有非均匀线路的故障定位***;
步骤五、进行故障定位测试。
2.如权利要求1所述的电网非均匀线路建模与故障定位方法,其特征在于,所述步骤一中,非均匀线路指同一条线路上,参数不一样的输电线;
非均匀线路分为单端非均匀线路和双端非均匀线路,单端非均匀线路是指只有一端有电源的线路,双端非均匀线路是指两端都有电源的线路。
3.如权利要求1所述的电网非均匀线路建模与故障定位方法,其特征在于,非均匀线路的具体参数包括:
非均匀线路正序电阻R1、非均匀线路正序电抗X1、非均匀线路零序电阻R0、非均匀线路零序电抗X0、线路总长度L、每段分段长度第一段记为L1、第二段记为L2……第n段记为Ln;
电抗的基本属性如下所示:
当X>0时,称为感性电抗;
当X=0时,电抗为0;
当X<0时,称为容性电抗;
在PSCAD中进行搭建模型。
4.如权利要求1所述的电网非均匀线路建模与故障定位方法,其特征在于,故障定位***单端非均匀线路的算法为:首先根据各分段线路正序电抗X1,求总线路的平均正序电抗为假设线路总长度L,第一段线路长度为L1,第二段线路长度为L2……第n段记为Ln;第一段线路正序电抗第二段线路正序电抗为……第n段线路正序电抗为
线路平均正序电抗:
以均匀线路计算时的故障距离为假设实际故障距离Ln;用计算出的故障距离和平均电抗的乘积与每一段的长度*和每一段的电抗的乘积做比较,计算出故障位于第几段,再做处理;
将与第一段线路长度L1比较,若则
若 则
若 则
如果初次计算的故障距离等于分段的长度,则按此段长度计算。
5.如权利要求1所述的电网非均匀线路建模与故障定位方法,其特征在于,故障定位***双端非均匀线路的算法为:
计算前,将分段的阻抗、长度加起来作为参数进行计算,计算后得到一个故障距离,根据此故障距离得出故障位于哪一段,求出故障点处的故障的电流、电压以及阻抗,再次进行计算,得出的故障距离加上故障距离前的线路长度即为得到的最终距离;
首先根据各分段线路正序电抗X1,求总线路的平均正序电抗为假设线路总长度L,第一段线路线路长度为L1,第二段线路长度为L2……第n段记为Ln;第一段线路正序电抗第二段线路正序电抗为……第n段线路正序电抗为
线路平均正序电抗:
以双端均匀线路计算时的故障距离为IfL和IfR分别为故障近端电流、远端电流;VL和VR为故障近端电压、远端电压;IL和IR分别为近端电流、远端电流;d代表故障距离;Rf代表故障电阻,X为线路正序阻抗;
VL=ILdX+(IfL+IfR)Rf
假定近端测的电流IL与故障总电流IfL+IfR同相,故障距离Im()为取复数的虚数部分;
假定近端故障电流IfL与故障总电流IfL+IfR同相,故障距离*为对复数求共轭;
假定近端负序电流I2与故障总电流IfL+IfR同相,故障距离*为对复数求共轭;
求出以均匀线路计算得出的故障距离
假设实际故障距离Ln;用计算出的故障距离和平均电抗的乘积与每一段的长度*和每一段的电抗的乘积做比较,计算出故障位于第几段,再做处理;
将与第一段线路长度L1比较;
若 则
若 则
若 则
如果初次计算的故障距离等于分段的长度,则按此段长度计算。
6.如权利要求1所述的电网非均匀线路建模与故障定位方法,其特征在于,所述步骤三的具体方法为:设置故障位置,设置故障类型、故障电阻、负荷的初始值,进行10种故障类型的设置:A相接地故障、B相接地故障、C相接地故障、AB两相接地故障、CA两相接地故障、BC两相接地故障、ABC三相短路故障、AB两相短路故障、CA两相短路故障、BC两相短路故障。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160615 |