CN110609207B - 一种t接线路故障测距方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种T接线路故障测距方法，包括，当光纤通道正常时，采用T点补偿电压识别故障支路；当光纤通道异常时，采用三端故障测距结果来识别故障支路；然后根据故障电流最小值与设定的最大故障电流门槛值的关系，确定三端故障切除时间；故障切除后，根据单端测距法计算故障测距标幺值，并换算为故障点离T点的距离。本发明用于现有的线路保护装置中，对于T接线路，当纵联通道通讯异常时仍可正常测距，特别是在单相高阻接地故障时能保证测距精度。

Description

一种T接线路故障测距方法
技术领域
本发明涉及一种T接线路故障测距方法，属于电力***继电保护技术领域。
背景技术
目前，应用于输电线路的故障测距算法主要有：单端测距算法和双端测距算法两大类。对于双端测距算法，只适用于双端***，对于T接线路(三端***)，双端测距算法原理已不适用；对于单端故障测距算法，一般的金属性故障，只有一端线路能准确测距，另外两端由于分流支路的存在，故障测距结果不准。对于T接线路故障测距算法，现在研究的一些行波法、波阻抗法，一般算法计算量大或者原理复杂，工程化困难。姚亮等在一种应用于T接线路的自适应故障测距方法中提出用T点补偿电压识别故障支路然后用单端故障测距算法确定故障点的方法，原理简单，计算量小，适合工程化，但该方法的测距结果受过渡电阻影响大，选区结果严重依赖于三端同步数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种T接线路故障测距方法，用于现有的线路保护装置中，当光纤通道路由于不一致，误码等异常情况下能提高故障选区能力，在高阻接地故障测距时也有很高的测距精度。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种T接线路故障测距方法，适用于110kV及以下电压等级线路，包括：
进行故障选区，包括：
当光纤通道正常时，采用T点补偿电压识别故障支路；
当光纤通道异常时，进行故障测距后，再采用三端故障测距结果来识别故障支路；
故障选区结束后，进行故障测距，包括：
根据装置控制字“投弱馈侧”排除非电源侧；
T接线路发生故障保护装置动作后，比较所有电源侧测量到的故障电流，识别出故障电流最小的一端；
根据故障电流最小值与最大故障电流门槛值的关系，确定三端故障切除时间；
故障切除后，计算故障测距标幺值。
进一步的，所述采用三端故障测距结果来识别故障支路，包括：
当某一端的故障测距标幺值小于1.00，另两端的故障测距标幺值大于1.00时，确定故障测距标幺值最小的一端为故障支路；
当最小故障测距标幺值大于1.00，并且最大故障测距标幺值小于1.05时，确定故障点在T点；
当上述条件均不满足，故障选区失败。
进一步的，所述“投弱馈侧”控制字为“1”为纯负荷侧，投弱馈侧定值为“0”为电源侧。
进一步的，所述最大故障电流门槛值根据***能够承受连续200ms最大故障电流整定。
进一步的，所述根据故障电流最小值与最大故障电流门槛值的关系，确定三端故障切除时间，包括：
如果故障电流最小值小于最大故障电流门槛值，则故障电流最小值的一侧为后切侧，后切侧延时切除故障，另两端在T接线路差动保护动作后瞬时切除故障；
如果故障电流最小值大于最大故障电流门槛值，则T接线路差动保护动作后三端快速跳闸。
进一步的，所述后切侧延时切除故障时间为：另两端故障电流消失后+20ms。
进一步的，采用单端测距法计算故障测距标幺值，包括：
Figure BDA0002196657510000021
其中，k为故障测距标幺值，
Figure BDA0002196657510000022
为输电线路m侧故障相电压，
Figure BDA0002196657510000023
为输电线路m侧故障相电流，
Figure BDA0002196657510000024
为输电线路m侧故障零序电流，
Figure BDA0002196657510000025
为
Figure BDA0002196657510000026
的共轭，Zl为输电线路全长正序阻抗，Z0l为输电线路全长零序阻抗。
本发明所达到的有益效果为：
本发明提供一种T接线路故障测距方法，用于现有的线路保护装置中，对于T接线路，当纵联通道通讯异常时仍可正常测距，特别是在单相高阻接地故障时能保证测距精度。
附图说明
图1为本发明中T接线路分区示意图；
图2为本发明中故障选取技术路线图；
图3为本发明中故障测距技术路线图；
图4为本发明实施例中的RTDS仿真模型。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种T接线路故障测距方法，主要分为两部分，第一部分为故障选区方法，第二部分为故障测距方法。
故障选区就是要确定故障点在哪段线路范围内，如图1，线路M-T为1区，线路N-T为2区，线路P-T为3区。这里，M，N，P是T接线路上三个变电站，T点是三段线路的交汇点。
T接线路的故障选区主要依赖于三端电气量，因此，与光纤通道的通讯状态密切相关。故障选区方法如图2：
当光纤通道正常时，用T点补偿电压识别故障支路，具体为：
分别沿M-T、N-T、P-T三条支路线路分别计算出T点的正序电压
Figure BDA0002196657510000031
Figure BDA0002196657510000032
其中：
Figure BDA0002196657510000033
为各侧正序电压和电流，Zmt、Znt、Zpt为各侧支路的正序阻抗值。
将三个T接点的正序电压两两相减后的绝对值作为电压差，表示为：
Figure BDA0002196657510000034
若MIN(ΔUmnt,ΔUmpt,ΔUnpt)＝ΔUmnt，则支路P-T为故障支路，T点注入故障支路的电流为
Figure BDA0002196657510000035
若MIN(ΔUmnt,ΔUmpt,ΔUnpt)＝ΔUmpt，则支路N-T为故障支路，T点注入故障支路的电流为
Figure BDA0002196657510000036
若MIN(ΔUmnt,ΔUmpt,ΔUnpt)＝ΔUnpt，则支路M-T为故障支路，T点注入故障支路的电流为
Figure BDA0002196657510000037
若ΔUmnt≈ΔUmpt≈ΔUnpt，则判断为T点故障。
该T点补偿电压识别故障支路的技术方案出自：姚亮，陈福锋，陈琦.一种应用于T接线路的自适应故障测距方法.电力***保护与控制，2012，40(3)：26-30。
当光纤通道异常(通道出现路由不一致，严重误码)时，直接用单端测距算法计算故障测距长度，再通过三端故障测距结果来识别故障支路：
当某一端的故障测距标幺值(故障测距长度/线路整定长度)小于1.00，其它两端大于1.00时，确定故障测距标幺值最小的一端为故障支路；
当最小故障测距标幺值大于1.00，并且最大故障测距标幺值小于1.05时，确定故障点在T点附近；
当上述条件均不满足，报故障选区失败。
本发明实施例的测距算法主要适用于110kV及以下电压等级线路，在保证***稳定性和不损害一次设备的前提下，提出一种改进的T接线路测距算法，参见图3，具体如下：
设置一个最大故障电流门槛值Idelay_set，该定值根据***可承受连续200ms最大故障电流整定。
故障测距前，根据装置控制字“投弱馈侧”排除非大电源侧：“投弱馈侧”控制字为“1”为纯负荷侧，投弱馈侧定值为“0”为电源侧。
线路发生故障保护装置动作后，比较所有电源侧测量到的故障电流，识别出故障电流最小的一端。
判断故障电流最小值是否小于最大故障电流门槛值(Idelay_set)，
如果不满足判断条件，则发生经大过度电阻接地故障概率小，T接线路差动保护动作后三端保护装置快速跳闸，直接用单端测距法测距。
如果满足判断条件，确定该侧为后切侧，后切侧延时切除故障，另外两端在T接线路差动保护动作后瞬时隔离故障；后切侧延时切除故障时间为：其它两端故障电流消失后+20ms。
T接线路差动保护动作后，快切侧故障隔离时间为：保护动作时间30ms+开关跳开时间60ms；
后切侧故障隔离时间为：快切侧故障隔离时间90ms+保护延时动作时间20ms+开关跳开时间60ms。
最终，后切侧开关断开时间为170ms，小于设定的200ms。
其中，快切侧是指保护装置动作后立即隔离故障的一侧，后切侧就是保护装置动作后延时一段时间再隔离故障的一侧。
后切侧切除故障后，后切侧采用单端测距法计算故障测距标幺值：
Figure BDA0002196657510000041
由于快切侧都已经隔离故障，流经Rg上的综合零序电流如式(2)所示：
Figure BDA0002196657510000042
式(1)等式两侧同时乘以
Figure BDA0002196657510000043
(向量
Figure BDA0002196657510000044
的共轭)，取虚部后计算得到故障测距标幺值k：
Figure BDA0002196657510000045
其中，
Figure BDA0002196657510000046
为输电线路m侧故障相电压，
Figure BDA0002196657510000047
为输电线路m侧故障相电流，
Figure BDA0002196657510000048
为输电线路m侧故障零序电流，
Figure BDA0002196657510000049
为输电线路n侧故障零序电流，Zl为输电线路全长正序阻抗，Z0l为输电线路全长零序阻抗，Rg为故障点过渡电阻。
实施例
建立如图4所示的RTDS仿真模型，模型参数如表1：
表1模型参数
项目 参数 单位
正序电阻 0.147 Ω/km
正序感抗 0.430 Ω/km
正序并联容抗 0.530 MΩ*km
零序电阻 0.500 Ω/km
零序感抗 1.200 Ω/km
零序并联容抗 0.786 MΩ*km
线路长度MT(1区) 20 km
线路长度NT(2区) 30 km
线路长度PT(3区) 40 km
模拟故障点K1距离M侧50％处故障，理论T点测距结果20*0.5＝10kM；模拟故障点K2距离N侧50％处故障，理论T点测距结果30*0.5＝15kM；模拟故障点K3距离P侧30％处故障，理论T点测距结果40*0.7＝28kM。
1)三端***(大电源侧、小电源侧、负荷侧)，采用传统的阻抗测距和本发明方法的阻抗测距对比，结果如下表2：
表2阻抗测距结果对比-1
Figure BDA0002196657510000051
2)三端***(大电源侧、小电源侧、小电源侧)，采用传统的阻抗测距和本专利的阻抗测距对比，结果如下表3：
表3阻抗测距结果对比-2
Figure BDA0002196657510000061
比较仿真结果表2和表3的测距结果，对于不同的***接线方式(表2的三端均为电源***和表3的负荷混合三端***)，本发明提出的测距方法均能准确测距，对比传统单端测距方法和本发明提出的测距方法，在金属性故障时(白底数据)测距精度基本相同，但在高阻接地故障时(灰底数据)，本测距方法能准确测距，传统单端测距方法测距误差大甚至不能测距(结果用/表示)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种T接线路故障测距方法，适用于110kV及以下电压等级线路，其特征在于，包括：
进行故障选区，包括：
当光纤通道正常时，采用T点补偿电压识别故障支路；
当光纤通道异常时，进行故障测距后，再采用三端故障测距结果来识别故障支路；
故障选区结束后，进行故障测距，包括：
根据装置控制字“投弱馈侧”排除非电源侧；
T接线路发生故障保护装置动作后，比较所有电源侧测量到的故障电流，识别出故障电流最小的一端；
根据故障电流最小值与最大故障电流门槛值的关系，确定三端故障切除时间；
故障切除后，采用单端测距法计算故障测距标幺值：
Figure FDA0003103847350000011
其中，k为故障测距标幺值，
Figure FDA0003103847350000012
为输电线路m侧故障相电压，
Figure FDA0003103847350000013
为输电线路m侧故障相电流，
Figure FDA0003103847350000014
为输电线路m侧故障零序电流，
Figure FDA0003103847350000015
为
Figure FDA0003103847350000016
的共轭，Zl为输电线路全长正序阻抗，Z0l为输电线路全长零序阻抗；
所述采用三端故障测距结果来识别故障支路，包括：
当某一端的故障测距标幺值小于1.00，另两端的故障测距标幺值大于1.00时，确定故障测距标幺值最小的一端为故障支路；
当最小故障测距标幺值大于1.00，并且最大故障测距标幺值小于1.05时，确定故障点在T点；
当上述条件均不满足，故障选区失败。
2.根据权利要求1所述的一种T接线路故障测距方法，其特征在于，所述“投弱馈侧”控制字为“1”为纯负荷侧，投弱馈侧定值为“0”为电源侧。
3.根据权利要求1所述的一种T接线路故障测距方法，其特征在于，所述最大故障电流门槛值根据***能够承受连续200ms最大故障电流整定。
4.根据权利要求1所述的一种T接线路故障测距方法，其特征在于，所述根据故障电流最小值与最大故障电流门槛值的关系，确定三端故障切除时间，包括：
如果故障电流最小值小于最大故障电流门槛值，则故障电流最小值的一侧为后切侧，后切侧延时切除故障，另两端在T接线路差动保护动作后瞬时切除故障；
如果故障电流最小值大于最大故障电流门槛值，则T接线路差动保护动作后三端快速跳闸。
5.根据权利要求4所述的一种T接线路故障测距方法，其特征在于，所述后切侧延时切除故障时间为：另两端故障电流消失后+20ms。
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