CN107271842B - 一种基于同向正序分量的同塔并架双回线路故障定位方法 - Google Patents
一种基于同向正序分量的同塔并架双回线路故障定位方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于同向正序分量的同塔并架双回线路故障定位方法，其特征在于，首先利用保护安装处的电力互感器采集故障发生后同塔并架双回线路***两端的六相电压量和电流量，然后采用六序分量法对双回线路两端的基波分量进行六序解耦，最后利用同向正序分量构造故障测距函数，根据测距函数的相位特性进行故障定位。
Description
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同向正序分量的同塔并架双回线路故障定位方法。
背景技术
随着电力技术的发展和电网容量的不断扩大，远距离大容量跨区域输电已成为电能输送的发展方向。同塔并架双回线路以其输送能力大，工程造价低，出线走廊窄，占地面积少，建设周期短等优势，在实际运行和规划建设中被大量应用，并成为超特高压输电的发展趋势。由于同杆并架双回线的广泛应用和***安全稳定的要求,相应的故障测距的研究也已经成为人们关注的热点问题。在故障发生后，快速准确的故障测距对于及时修复线路、减少经济损失、尽快恢复供电和提高电力***的可靠性具有十分重要的意义。
同塔并架双回线路由于线间距离很近，两回线间不仅存在相间互感，还存在线间耦合互感。除了任一回线路会发生单回线故障外，还会发生由雷电和倒杆等因素引起的跨线故障。线间耦合严重、故障类型繁多且复杂等问题给同塔并架双回线路的故障定位带来了一定的难度，不能简单地把单回线路的故障定位方法应用到双回线路中。
现有的双回线路故障测距算法按原理分主要包括：智能化方法、行波测距法和故障分析法。人工智能化方法利用相关学科的先进成果进行故障测距，但在原理上还不够完善和成熟，目前仍处于探索阶段。行波测距法利用故障暂态行波的传送性质进行测距，不受线路类型、接地阻抗、***振荡及两侧***参数的影响，但需要配置专门高速采样设备，其硬件投入及成本较大，技术复杂。故障分析法利用***相关参数和线路故障时测量的电压、电流，通过分析和计算得到故障距离，根据信息来源不同故障分析法又可分为单端量法和双端量法。单端量法利用线路单端电气量测距，无需通信设备传输对端信息，但是难以消除***阻抗和过渡电阻对算法的影响，测距精度无法满足要求。双端量法从原理上克服了上述弊端，但计算过程通常较为复杂，需要进行迭代搜索和伪根识别，计算量较大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于同向正序分量的同塔并架双回线路故障定位方法。技术方案如下：
一种基于同向正序分量的同塔并架双回线路故障定位方法，其特征在于，首先利用保护安装处的电力互感器采集故障发生后同塔并架双回线路***两端的六相电压量和电流量，然后采用六序分量法对双回线路两端的基波分量进行六序解耦，最后利用同向正序分量构造故障测距函数，根据测距函数的相位特性进行故障定位；步骤如下：
(1)首先利用保护安装处的电力互感器采集故障发生后同塔并架双回线路***两端的六相电压量和六相电流量其中I代表第一回线，II代表第二回线，φ为A相或B相或C相；
(2)利用下式给出的M矩阵将双回线路两端的六相电气量转化为六个独立的序分量：T1同向正序分量，T2同向负序分量，T0同向零序分量，F1反向正序分量，F2反向负序分量，F0反向零序分量；
式中
(3)利用线路N端的同向正序电压量同向正序电流量推算线路M端的同向正序电气量计算式如下：
式中，为线路同向正序传输常数，为线路同向正序波阻抗，Z1为线路单位长度同向正序阻抗，Y1为线路单位长度同向正序导纳，lMN为双回线路MN的长度；
(4)计算测距函数其中lMf为故障点到M端的距离；
(5)利用(4)计算故障点到M端的距离为其中β为线路同向正序传输常数γT1的虚部，angle(·)为取相位函数。
本发明的有益效果：
(1)采用六序分量法分解后的同向正序网络进行测距，不受平行线间互感的影响，无需线间互感参数也能定位故障；由于同向正序分量存在于同塔并架双回线路所有故障类型的整个故障期间，测距算法对任何故障均能准确定位。
(2)利用测距函数的线性相位特性进行测距，从原理上不出现伪根，测距结果不受过渡电阻、***阻抗、负荷电流等因素的影响。
(3)原理简单，根据测距函数的相位特性直接获取故障位置，不需要进行迭代搜索和伪根识别，所需运算量小，测距精度高。
附图说明
图1同塔并架双回线路示意图
图2双回线路同向正序网络示意图
附图中及文字中各标号的含义：
为m端电源电势，为n端电源电势；
为线路M侧的同向正序电压量；
为线路M侧的同向正序电流量；
为线路N侧的同向正序电压量；
为线路N侧的同向正序电流量；
为线路M侧流向故障点的同向正序电流量；
为线路N侧流向故障点的同向正序电流量；
为故障点同向正序电压量；
为故障电流的同向正序分量。
具体实施方式
下面根据说明书附图对本发明的发明内容做进一步详细推算表述。
图1为应用本发明的同塔并架双回线路示意图。由于同塔并架双回线路线间耦合严重，故首先采用六序分量法把存在相间互感和线间互感的双回线解耦成六个相互独立的序网。同向正序分量存在于双回路所有故障类型中，因此本发明采用同向正序网来进行故障测距，图2为故障发生后的双回线同向正序网络。
当同塔并架双回线***在f点发生故障时，根据长线方程，故障点f处的同向正序电压和N侧流入故障点的同向正序电流分别为：
其中，和分别为线路N侧的同向正序电压量和同向正序电流量；为故障点同向正序电压量；为线路N侧流向故障点的同向正序电流量；γT1和ZcT1分别为同向正序传输常数和波阻抗。
由图1可知：
其中为线路M侧流向故障点的同向正序电流量；为故障电流的同向正序分量。
M端的同向正序电压实际值式为：
将公式(1)和公式(2)代入公式(3)得：
其中，为线路M端的实际同向正序电压量；为根据长线方程由N端同向正序分量推导的M端同向正序电压量；lMf和lNf分别为线路M端和N端到故障点的距离，lMf+lNf＝lMN。
由公式(3)和公式(4)得：
线路侧流向M端的同向正序电流实际值式如(6)所示：
将公式(1)和公式(2)代入公式(6)得:
其中，为线路侧流向M端的实际同向正序电流量；为根据长线方程由N端同向正序分量推导的M端同向正序电流量。
在M端又有：
将公式(8)代入公式(7)并整理得：
利用公式(5)和公式(9)可以写出如下代表故障电流的函数表达式：
根据公式(5)和公式(9)构造一故障测距函数，见式(11)。
其中，lMf为正数，和分别为线路M侧的同向正序电压量和同向正序电流量。和的电气表达式分别为：
高压架空线路的传输常数可以写为其中r0、L0、C0分别为线路单位长度的电阻值、电感值与电容值，α为衰减常数，β为相位系数。
用abs[f(lMf)]和angle[f(lMf)]分别表示测距函数的幅值和相角，则测距函数的幅值和相角可以进一步化简成公式(12)和公式(13)的实数表达形式。
由于高压输电线路的线路电阻值非常小，即衰减常数α的值很小接近于零，因此利用测距函数的幅值特性即公式(12)进行测距会带来一定的误差。为了避免由传输常数所造成的测量误差，本发明采用测距函数的相位特性即公式(13)来进行故障测距，即测距函数相角值与故障距离成正比。
利用(13)得到故障点到M端的距离为
Claims (1)
1.一种基于同向正序分量的同塔并架双回线路故障定位方法，其特征在于，首先利用保护安装处的电力互感器采集故障发生后同塔并架双回线路***两端的六相电压量和电流量，然后采用六序分量法对双回线路两端的基波分量进行六序解耦，最后利用同向正序分量构造故障测距函数，根据测距函数的相位特性进行故障定位，步骤如下：
(1)首先利用保护安装处的电力互感器采集故障发生后同塔并架双回线路***两端的六相电压量和六相电流量其中I代表第一回线，II代表第二回线，φ为A相或B相或C相；
(2)利用下式给出的M矩阵将双回线路两端的六相电气量转化为六个独立的序分量：T1同向正序分量，T2同向负序分量，T0同向零序分量，F1反向正序分量，F2反向负序分量，F0反向零序分量；
式中 a＝ej120°；
(3)利用线路N端的同向正序电压量同向正序电流量推算线路M端的同向正序电气量计算式如下：
式中，为线路同向正序传输常数，为线路同向正序波阻抗，Z1为线路单位长度同向正序阻抗，Y1为线路单位长度同向正序导纳，lMN为双回线路MN的长度；
(4)计算测距函数其中lMf为故障点到M端的距离，表示线路M端的同向正序电压量；表示线路M端的同向正序电流量；
(5)利用(4)计算故障点到M端的距离为其中β为线路同向正序传输常数γT1的虚部，angle(·)为取相位函数。
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