CN110082647A - 基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法,该方法首先分别测取故障线路M、N两端的工频零序电压UM、UN和工频零序电流IM、IN,然后通过电报方程计算得到分别从两端出发到另一端的沿线电压分布UMd(x)和UNd(x),再提取器各自的复数相角θM(xf)和θN(yf)并分别将之转换成曲线,最后将两者所得的沿线电压相角分布曲线同轴叠置处理,两条曲线的交点即为实际故障点位置。该方法仅需零序电压与电流,计算简单,无需对行波波头进行检测,故障初始相角不影响该方法准确性;所需采样频率较低,仅需1.2kHz。且经过多次实测验证后,证明该方法具有较高的准确性。

Description

基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法及计算机可 读存储介质
技术领域
本发明涉及T接线路故障检测技术应用领域,特别涉及一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序被控制器执行时实现基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法。
背景技术
故障测距主要任务是当线路的某处发生故障时,通过线路实测电流、电压等参数来计算出故障点的位置。准确的故障定位不仅能减轻巡线负担,也能加快故障线路的恢复供电,减轻因停电导致的经济损失。目前,通常按照故障测距算法使用的电信号频率的区别将输电线路故障测距方法分为阻抗法和行波法两类。阻抗法是利用故障后的工频分量直接计算故障阻抗或其百分比的方法;行波法则是利用高频故障暂态电流、电压行波信号或故障后用脉冲频率调制雷达***等来间接判定故障点位置的方法。阻抗法主要依赖于对线路阻抗进行计算,容易受到故障类型、过渡电阻与***阻抗的影响,测距结果不够理想,而行波法需要较高的采样率对行波波头进行捕捉,会受到故障初始相角的影响,且行波波头稍纵即逝,一旦未能准确捕捉,将无法进行测距。
发明内容
本发明的目的在于:避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够利用零序工频电压沿线相角曲线来准确定位故障点位置的线路故障测距方法。
本发明的设计思路是:在故障发生后,故障点作为一种边界将破坏均匀传输线的连续性,导致电磁波在故障点发生折反射,这使得在计算线路的工频电压相角时,通过线路末端获取的电气参数仅能计算得到故障点及其之前的准确的工频电压相角,而计算所得的故障点之后的工频电压相角受到故障点分流的影响,与实际工频电压相角相差很大。而发明人发现,通过把线路两端分别作为末端来推算工频电压相角,两者存在唯一交点,而该交点即为故障点位置。经过验证后,证明该方法具有较高的准确性。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
提供基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法,包括如下步骤:
线电压相角分布获取步骤,分别计算线路从M端到N端的沿线电压相角分布θM,以及从N端出发到M端的沿线电压相角分布θN
故障点判断步骤,定义故障支路上的点的位置为x,若存在x使得θM和θN的值相等,则认为该位置x即为故障支路上的故障点F。
优选的,所述沿线电压分布获取步骤包括沿线电压相角分布θM和θN获取步骤:
θM(x)=angle(UMd(x));
θN(y)=angle(UNd(y));
其中,UMd(x)和UNd(x)分别为从M端至N端之间的沿线电压分布和从N端至M端之间的沿线电压分布。
优选的,获取M端的工频零序电压UM和工频零序电流IM,N端的工频零序电压UN和工频零序电流IN,根据电报方程计算所述UMd(x)和UNd(x):
UMd(x)=UMcosh(γx)+IMsinh(γx)/Zc
UNd(x)=UNcosh(γx)+INsinh(γx)/Zc
其中,x为线路上的点到M端的距离值,y为线路上的点到N端的距离值,Zc为线路波阻抗,γ为线路相位系数。
优选的,在所述故障点判断步骤中,分别根据沿线电压相角分布θM和θN绘制以x为其中一轴的同坐标轴的沿线电压分布曲线,若两条曲线存在唯一交点,则判断该交点对应的x位置为故障点F,其中,x,y∈[0,l],l为线路总长度,x=l-y。
优选的,所述工频电压为零序工频电压,所述工频电流为零序工频电流。
还提供一种计算机可读存储介质,该存储介质存储有可执行计算机程序,计算机程序被控制器执行时能够实现上述基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法。
本发明的有益效果:该基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法,首先分别测取故障线路M、N两端的工频零序电压UM、UN和工频零序电流IM、IN,然后通过电报方程计算得到分别从两端出发到另一端的沿线电压分布UMd(x)和UNd(x),再提取器各自的复数相角θM(xf)和θN(yf)并分别将之转换成曲线,最后将两者所得的沿线电压相角分布曲线同轴叠置处理,两条曲线的交点即为实际故障点位置。该基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法利用线路末端所测零序工频电压与零序工频电流计算零序工频电压沿线相角曲线,无需对线路阻抗进行计算,同时无需对行波波头进行捕捉,所需采样率低,计算简单。且经过多次实测验证后,证明该方法具有较高的准确性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为该基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法的线路示意图。
图2为该基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法的两条电压相角分布曲线同轴叠置示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示,线路M端和N端之间总长130km,在故障点F处发生接地故障。电力***识别到线路发生故障,提取故障发生后的线路两端各自的零序电压与零序电流数据,通过该基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法获取故障点F的准确位置。
当线路发生故障时,线路功率发送端M端可以测取得到工频零序电压UM和工频零序电流IM,线路功率接受端N端可以测取得到工频零序电压UN和工频零序电流IN。另外,获取线路固有参数:线路相位系数γ和线路波阻抗Zc
(1)定义x为线路上的点到M端的距离值,根据电报方程,通过M端零序工频电压UM和零序工频电流IM计算得到从M端至N端之间的沿线电压分布UMd(x):
UMd(x)=UMcosh(γx)+IMsinh(γx)/Zc
(2)反向地,定义y为线路上的点到N端的距离值,根据电报方程,通过N端零序工频电压UN和零序工频电流IN计算得到从N端至M端之间的沿线电压分布UNd(x):
UNd(x)=UNcosh(γx)+INsinh(γx)/Zc
(3)分别提取沿线电压分布UMd(x)和UNd(x)的复数相角:
θM(x)=angle(UMd(x));
θN(y)=angle(UNd(y));
(4)若线路没有发生故障,θM(xf)应该与θN(yf)重合,而线路上发生故障时,从M端或N端出发,计算得到的工频电压都会在实际故障点处发生偏移,其复数相角随之偏移,这使得由M端计算所得沿线工频电压相角与N端计算所得沿线工频电压相角在故障点有唯一交点,即:当θM(xf)=θN(yf)时,即可判定实际故障点位置与M端距离为xf,与N端距离为yf。其中,xf,yf∈[0,l],l为线路总长度,且xf=l-yf
如图2所示,从通过工频电压相角计算得到的沿线电压相角分布曲线上看,从M端出发计算线路的沿线电压相角分布曲线θM,并与从N端出发计算得到的线路的沿线电压相角分布曲线θN进行比较,这两条曲线的交点即为实际故障点F位置。实际计算得到x=50,即故障点F距M端50km,距N端80km。
该基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法,首先分别测取故障线路M、N两端的工频零序电压UM、UN和工频零序电流IM、IN,然后通过电报方程计算得到分别从两端出发到另一端的沿线电压分布UMd(x)和UNd(x),再提取器各自的复数相角θM(xf)和θN(yf)并分别将之转换成曲线,最后将两者所得的沿线电压相角分布曲线同轴叠置处理,两条曲线的交点即为实际故障点位置。该方法仅需零序电压与电流,计算简单,无需对行波波头进行检测,故障初始相角不影响该方法准确性;所需采样频率较低,仅需1.2kHz。且经过多次实测验证后,证明该方法具有较高的准确性。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法,其特征在于,包括如下步骤:
沿线电压相角分布获取步骤,分别计算线路从M端到N端的沿线电压相角分布θM,以及从N端出发到M端的沿线电压相角分布θN
故障点判断步骤,定义故障支路上的点的位置为x,若存在x使得θM和θN的值相等,则认为该位置x即为故障支路上的故障点F。
2.如权利要求1所述的基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法,其特征在于,所述沿线电压分布获取步骤包括沿线电压相角分布θM和θN获取步骤:
θM(x)=angle(UMd(x));
θN(y)=angle(UNd(y));
其中,UMd(x)和UNd(x)分别为从M端至N端之间的沿线电压分布和从N端至M端之间的沿线电压分布。
3.如权利要求2所述的基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法,其特征在于,获取M端的工频零序电压UM和工频零序电流IM,N端的工频零序电压UN和工频零序电流IN,根据电报方程计算所述UMd(x)和UNd(x):
UMd(x)=UMcosh(γx)+IMsinh(γx)/Zc
UNd(x)=UNcosh(γx)+INsinh(γx)/Zc
其中,x为线路上的点到M端的距离值,y为线路上的点到N端的距离值,Zc为线路波阻抗,γ为线路相位系数。
4.如权利要求1所述的基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法,其特征在于,在所述故障点判断步骤中,分别根据沿线电压相角分布θM和θN绘制以x为其中一轴的同坐标轴的沿线电压分布曲线,若两条曲线存在唯一交点,则判断该交点对应的x位置为故障点F,其中,x,y∈[0,l],l为线路总长度,x=l-y。
5.如权利要求2~4中任一项所述的基于工频电压沿线相角曲线的线路故障测距方法,其特征在于,所述工频电压为零序工频电压,所述工频电流为零序工频电流。
6.计算机可读存储介质,其存储有计算机程序,其特征是,所述计算机程序被控制器执行时能够实现权利要求1~5中任一项所述的方法。
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