CN111141995A - 一种基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法和*** - Google Patents

一种基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法和*** Download PDF

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CN111141995A CN202010053618.XA CN202010053618A CN111141995A CN 111141995 A CN111141995 A CN 111141995A CN 202010053618 A CN202010053618 A CN 202010053618A CN 111141995 A CN111141995 A CN 111141995A
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Abstract

本发明提供一种基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法和***。所述方法和***通过采集故障前后线路两侧的电压值和电流值，计算线路两侧的电压变化量和电流变化量，并根据所述电压变化量和电流变化量确定电压相量值和电流相量值后，通过对短路点电压的迭代计算确定短路点的位置。所述方法原理简单，能够准确识别故障点，实现线路的精确测距。

Description

一种基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法和***
技术领域
本发明涉及继电保护领域,并且更具体地，涉及一种基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法和***。
背景技术
在地形地貌多样复杂的地区，输电线路通过遍布在山峰和河流之间，很多时候都采用架空线路的方式。另外，针对输电线路跨越超宽水道和海峡的特殊情况，还出现了超高压架空线－电缆混合线路。随着输电网络的复杂化，快速、准确地确定高压线路的故障点位置，并及时解决故障、排除安全隐患，对保证电力***的安全具有重大意义。
针对高压输电线故障的检测，国内外提出了众多方法，如基于工频电气量的阻抗法、故障分析法，和基于暂态分量的行波法。但是由于电缆的电气参数相较于架空输电线路存在一定的差异，混合线路的故障特性与常规线路的故障特性有一定的差别，因此会对常规用于架空输电线路的故障测距方法的精度产生相应的影响。因而需要提出一种新的测距方法。
发明内容
为了解决现有技术中在高压架空线-电缆混合线路上基于工频电气量进行故障定位容易受到外界不稳定因素的影响，对故障的定位有较大的误差的技术问题，本发明提供一种基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法，所述方法包括：
步骤1、采集架空线－电缆混合输电线路发生故障后的线路两侧电压值和电流值，以及所述线路发生故障前一个周波的线路两侧电压值和电流值，其中，线路两侧分别为M侧和N侧；
步骤2、根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值确定电压值变化量，以及对采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值确定电流值变化量；
步骤3、将所述线路两侧电压值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电压相量值，将所述线路两侧电流值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电流相量值；
步骤4、根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure BDA0002372064590000021
和
Figure BDA0002372064590000022
其中，i的初始值为1，
Figure BDA0002372064590000023
为三相电路中的任意一相，
Figure BDA0002372064590000024
步骤5、基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure BDA0002372064590000025
和
Figure BDA0002372064590000026
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1；
步骤6、令i＝i+1，当i＞N时，确定测距结果为补偿点至线路M侧的距离xN+1，当i≤N时，转回步骤4。
进一步地，所述方法在采集架空线－电缆混合输电线路发生故障后的线路两侧电压值和电流值之前还包括设置测距参数，确定架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及确定电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC，其中，所述测距参数包括输电线路长度L、侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，迭代次数N和补偿点距离M侧的初始距离x1，所述架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC的计算公式分别为：
Figure BDA0002372064590000027
Figure BDA0002372064590000028
Figure BDA0002372064590000029
Figure BDA00023720645900000210
式中，zT为架空线单位阻抗；yT为架空线单位导纳；zC为电缆单位阻抗；yC为电缆单位导纳。
进一步地，所述根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值计算电压值变化量，以及根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值计算电流值变化量，其计算公式为：
Figure BDA0002372064590000031
Figure BDA0002372064590000032
Figure BDA0002372064590000033
Figure BDA0002372064590000034
式中，线路两侧分别为M侧和N侧，tqd为测距启动时刻，T为工频周期，0＜t＜T，k≥1，
Figure BDA0002372064590000035
Figure BDA0002372064590000036
和
Figure BDA0002372064590000037
分别为采集的发生故障后
Figure BDA0002372064590000038
相线路M侧和N侧电压值，
Figure BDA0002372064590000039
和
Figure BDA00023720645900000310
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure BDA00023720645900000311
相线路M侧和N侧电压值，
Figure BDA00023720645900000312
和
Figure BDA00023720645900000313
分别为发生故障后
Figure BDA00023720645900000314
相线路M侧和N侧的电压变化值，
Figure BDA00023720645900000315
和
Figure BDA00023720645900000316
分别为采集的发生故障后
Figure BDA00023720645900000317
相线路M侧和N侧电流值，
Figure BDA00023720645900000318
和
Figure BDA00023720645900000319
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure BDA00023720645900000320
相线路M侧和N侧电流值，
Figure BDA00023720645900000321
和
Figure BDA00023720645900000322
分别为发生故障后
Figure BDA00023720645900000323
相线路M侧和N侧的电流变化值。
进一步地，所述根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure BDA00023720645900000324
和
Figure BDA00023720645900000325
其计算公式为：
当补偿点在M侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure BDA00023720645900000326
和
Figure BDA00023720645900000327
Figure BDA0002372064590000041
Figure BDA0002372064590000042
Figure BDA0002372064590000043
当补偿点在电缆段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure BDA0002372064590000044
和
Figure BDA0002372064590000045
Figure BDA0002372064590000046
Figure BDA0002372064590000047
Figure BDA0002372064590000048
当补偿点在N侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电
Figure BDA0002372064590000049
和
Figure BDA00023720645900000410
Figure BDA00023720645900000411
Figure BDA0002372064590000051
Figure BDA0002372064590000052
式中，M1和N1分别为线路M侧架空线和线路N侧与电缆的连接处，
Figure BDA0002372064590000053
和
Figure BDA0002372064590000054
分别为输电线路
Figure BDA0002372064590000055
相M1处和N1处的电压相量值，
Figure BDA0002372064590000056
和
Figure BDA0002372064590000057
分别为输电线路
Figure BDA0002372064590000058
相M侧和N侧的电压相量值，
Figure BDA0002372064590000059
和
Figure BDA00023720645900000510
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900000511
相M1处和N1处的电流相量值，
Figure BDA00023720645900000512
和
Figure BDA00023720645900000513
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900000514
相M侧和N侧的电流相量值，
Figure BDA00023720645900000515
为根据补偿点近M侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压，
Figure BDA00023720645900000516
为根据补偿点近N侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压。
进一步地，所述基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure BDA00023720645900000517
和
Figure BDA00023720645900000518
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1，所述测距模型的计算公式为：
Figure BDA00023720645900000519
式中，L为输电线路长度。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种基于比幅原理的线路双端稳态量测距***，所述***包括：
数据采集单元，其用于采集架空线－电缆混合输电线路发生故障后的线路两侧电压值和电流值，以及所述线路发生故障前一个周波的线路两侧电压值和电流值，其中，线路两侧分别为M侧和N侧；
第一计算单元，其用于根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值确定电压值变化量，以及对采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值确定电流值变化量；
第二计算单元，其用于将所述线路两侧电压值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电压相量值，将所述线路两侧电流值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电流相量值；
第三计算单元，其用于根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure BDA0002372064590000061
和
Figure BDA0002372064590000062
其中，i的初始值为1，
Figure BDA0002372064590000063
为三相电路中的任意一相，
Figure BDA0002372064590000064
结果确定单元，其用于基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure BDA0002372064590000065
和
Figure BDA0002372064590000066
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1，令i＝i+1，当i＞N时，确定测距结果为补偿点至线路M侧的距离xN+1，当i≤N时，转至第三计算单元。
进一步地，所述***还包括初始化单元，其用于设置测距参数，确定架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及确定电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC，其中，所述测距参数包括输电线路长度L、侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，迭代次数N和补偿点距离M侧的初始距离x1，所述架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC的计算公式分别为：
Figure BDA0002372064590000067
Figure BDA0002372064590000068
Figure BDA0002372064590000069
Figure BDA00023720645900000610
式中，zT为架空线单位阻抗；yT为架空线单位导纳；zC为电缆单位阻抗；yC为电缆单位导纳。
进一步地，所述第一计算单元根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值计算电压值变化量，以及根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值计算电流值变化量，其计算公式为：
Figure BDA0002372064590000071
Figure BDA0002372064590000072
Figure BDA0002372064590000073
Figure BDA0002372064590000074
式中，线路两侧分别为M侧和N侧，tqd为测距启动时刻，T为工频周期，0＜t＜T，k≥1，
Figure BDA0002372064590000075
Figure BDA0002372064590000076
和
Figure BDA0002372064590000077
分别为采集的发生故障后
Figure BDA0002372064590000078
相线路M侧和N侧电压值，
Figure BDA0002372064590000079
和
Figure BDA00023720645900000710
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure BDA00023720645900000711
相线路M侧和N侧电压值，
Figure BDA00023720645900000712
和
Figure BDA00023720645900000713
分别为发生故障后
Figure BDA00023720645900000714
相线路M侧和N侧的电压变化值，
Figure BDA00023720645900000715
和
Figure BDA00023720645900000716
分别为采集的发生故障后
Figure BDA00023720645900000717
相线路M侧和N侧电流值，
Figure BDA00023720645900000718
和
Figure BDA00023720645900000719
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure BDA00023720645900000720
相线路M侧和N侧电流值，
Figure BDA00023720645900000721
和
Figure BDA00023720645900000722
分别为发生故障后
Figure BDA00023720645900000723
相线路M侧和N侧的电流变化值。
进一步地，所述第三计算单元根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure BDA00023720645900000724
和
Figure BDA00023720645900000725
其计算公式为：
当补偿点在M侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure BDA00023720645900000726
和
Figure BDA00023720645900000727
Figure BDA00023720645900000728
Figure BDA0002372064590000081
Figure BDA0002372064590000082
当补偿点在电缆段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure BDA0002372064590000083
和
Figure BDA0002372064590000084
Figure BDA0002372064590000085
Figure BDA0002372064590000086
Figure BDA0002372064590000087
当补偿点在N侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电
Figure BDA0002372064590000088
和
Figure BDA0002372064590000089
Figure BDA00023720645900000810
Figure BDA00023720645900000811
Figure BDA0002372064590000091
式中，M1和N1分别为线路M侧架空线和线路N侧与电缆的连接处，
Figure BDA0002372064590000092
和
Figure BDA0002372064590000093
分别为输电线路
Figure BDA0002372064590000094
相M1处和N1处的电压相量值，
Figure BDA0002372064590000095
和
Figure BDA0002372064590000096
分别为输电线路
Figure BDA0002372064590000097
相M侧和N侧的电压相量值，
Figure BDA0002372064590000098
和
Figure BDA0002372064590000099
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900000910
相M1处和N1处的电流相量值，
Figure BDA00023720645900000911
和
Figure BDA00023720645900000912
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900000913
相M侧和N侧的电流相量值，
Figure BDA00023720645900000914
为根据补偿点近M侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压，
Figure BDA00023720645900000915
为根据补偿点近N侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压。
进一步地，所述结果确定单元基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure BDA00023720645900000916
和
Figure BDA00023720645900000917
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1，所述测距模型的计算公式为：
Figure BDA00023720645900000918
式中，L为输电线路长度。
本发明技术方案提供的基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法和***通过采集故障前后线路两侧的电压值和电流值，计算线路两侧的电压变化量和电流变化量，并根据所述电压变化量和电流变化量确定电压相量值和电流相量值后，通过对短路点电压的迭代计算确定短路点的位置。所述方法原理简单，能够准确识别故障点，实现线路的精确测距。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的架空线-电缆混合线图的示意图；
图3为根据本发明优选实施方式的基于比幅原理的线路双端稳态量测距***的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法100从步骤101开始。
在步骤101，设置测距参数，确定架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及确定电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC。
在步骤102，采集架空线－电缆混合输电线路发生故障后的线路两侧电压值和电流值，以及所述线路发生故障前一个周波的线路两侧电压值和电流值，其中，线路两侧分别为M侧和N侧。
图2为根据本发明优选实施方式的架空线-电缆混合线图的示意图。如图2所示，所述架空线-电缆混合路线一共分为三段，近线路M侧的架空线1段，电缆段和近线路N侧的架空线2段。其中，架空线1段和电缆的连接点为M1，架空线2段和电缆的连接点为N1。
在步骤103，根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值确定电压值变化量，以及对采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值确定电流值变化量。
在步骤104，将所述线路两侧电压值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电压相量值，将所述线路两侧电流值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电流相量值。
在步骤105，根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure BDA0002372064590000111
和
Figure BDA0002372064590000112
其中，i的初始值为1，
Figure BDA0002372064590000113
为三相电路中的任意一相，
Figure BDA0002372064590000114
在步骤106，基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure BDA0002372064590000115
和
Figure BDA0002372064590000116
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1。
在步骤107，令i＝i+1，当i＞N时，确定测距结果为补偿点至线路M侧的距离xN+1，当i≤N时，转回步骤105。
优选地，所述方法在采集架空线－电缆混合输电线路发生故障后的线路两侧电压值和电流值之前还包括设置测距参数，确定架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及确定电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC，其中，所述测距参数包括输电线路长度L、侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，迭代次数N和补偿点距离M侧的初始距离x1，所述架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC的计算公式分别为：
Figure BDA0002372064590000117
Figure BDA0002372064590000118
Figure BDA0002372064590000119
Figure BDA00023720645900001110
式中，zT为架空线单位阻抗；yT为架空线单位导纳；zC为电缆单位阻抗；yC为电缆单位导纳。
优选地，所述根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值计算电压值变化量，以及根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值计算电流值变化量，其计算公式为：
Figure BDA0002372064590000121
Figure BDA0002372064590000122
Figure BDA0002372064590000123
Figure BDA0002372064590000124
式中，线路两侧分别为M侧和N侧，tqd为测距启动时刻，T为工频周期，0＜t＜T，k≥1，
Figure BDA0002372064590000125
Figure BDA0002372064590000126
和
Figure BDA0002372064590000127
分别为采集的发生故障后
Figure BDA0002372064590000128
相线路M侧和N侧电压值，
Figure BDA0002372064590000129
和
Figure BDA00023720645900001210
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure BDA00023720645900001211
相线路M侧和N侧电压值，
Figure BDA00023720645900001212
和
Figure BDA00023720645900001213
分别为发生故障后
Figure BDA00023720645900001214
相线路M侧和N侧的电压变化值，
Figure BDA00023720645900001215
和
Figure BDA00023720645900001216
分别为采集的发生故障后
Figure BDA00023720645900001217
相线路M侧和N侧电流值，
Figure BDA00023720645900001218
和
Figure BDA00023720645900001219
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure BDA00023720645900001220
相线路M侧和N侧电流值，
Figure BDA00023720645900001221
和
Figure BDA00023720645900001222
分别为发生故障后
Figure BDA00023720645900001223
相线路M侧和N侧的电流变化值。
优选地，所述根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure BDA00023720645900001224
和
Figure BDA00023720645900001225
其计算公式为：
当补偿点在M侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure BDA00023720645900001226
和
Figure BDA00023720645900001227
Figure BDA00023720645900001228
Figure BDA0002372064590000131
Figure BDA0002372064590000132
当补偿点在电缆段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure BDA0002372064590000133
和
Figure BDA0002372064590000134
Figure BDA0002372064590000135
Figure BDA0002372064590000136
Figure BDA0002372064590000137
当补偿点在N侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电
Figure BDA0002372064590000138
和
Figure BDA0002372064590000139
Figure BDA00023720645900001310
Figure BDA00023720645900001311
Figure BDA0002372064590000141
式中，M1和N1分别为线路M侧架空线和线路N侧与电缆的连接处，
Figure BDA0002372064590000142
和
Figure BDA0002372064590000143
分别为输电线路
Figure BDA0002372064590000144
相M1处和N1处的电压相量值，
Figure BDA0002372064590000145
和
Figure BDA0002372064590000146
分别为输电线路
Figure BDA0002372064590000147
相M侧和N侧的电压相量值，
Figure BDA0002372064590000148
和
Figure BDA0002372064590000149
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900001410
相M1处和N1处的电流相量值，
Figure BDA00023720645900001411
和
Figure BDA00023720645900001412
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900001413
相M侧和N侧的电流相量值，
Figure BDA00023720645900001414
为根据补偿点近M侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压，
Figure BDA00023720645900001415
为根据补偿点近N侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压。
优选地，所述基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure BDA00023720645900001416
和
Figure BDA00023720645900001417
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1，所述测距模型的计算公式为：
Figure BDA00023720645900001418
式中，L为输电线路长度。
以图2线路为例搭建仿真***，线路故障点F1、F2、F3、F4、F5分别距离M侧0km、2.3km、10.8km、19.3km、51.35km。在线路不同位置进行A相金属性故障仿真，AB相金属性接地故障仿真，A相经100Ω过渡电阻仿真，测距结果与实际故障位置如表1所示。
表1不同故障类型测距结果与实际故障位置对比
Figure BDA00023720645900001419
Figure BDA0002372064590000151
由表1可知，根据本发明所述方法计算得到的故障点测距结果与实际结果相近。
图3为根据本发明优选实施方式的基于比幅原理的线路双端稳态量测距***的结构示意图。如图3所示，本优选实施方式所述的基于比幅原理的线路双端稳态量测距***300包括：
初始化单元301，其用于设置测距参数，确定架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及确定电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC。
数据采集单元302，其用于采集架空线－电缆混合输电线路发生故障后的线路两侧电压值和电流值，以及所述线路发生故障前一个周波的线路两侧电压值和电流值，其中，线路两侧分别为M侧和N侧。
第一计算单元303，其用于根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值确定电压值变化量，以及对采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值确定电流值变化量。
第二计算单元304，其用于将所述线路两侧电压值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电压相量值，将所述线路两侧电流值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电流相量值。
第三计算单元305，其用于根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure BDA0002372064590000152
和
Figure BDA0002372064590000153
其中，i的初始值为1，
Figure BDA0002372064590000154
为三相电路中的任意一相，
Figure BDA0002372064590000155
结果确定单元306，其用于基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure BDA0002372064590000156
和
Figure BDA0002372064590000157
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1，令i＝i+1，当i＞N时，确定测距结果为补偿点至线路M侧的距离xN+1，当i≤N时，转至第三计算单元305。
优选地，所述初始化单元301设置测距参数，确定架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及确定电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC，其中，所述测距参数包括输电线路长度L、侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，迭代次数N和补偿点距离M侧的初始距离x1，所述架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC的计算公式分别为：
Figure BDA0002372064590000161
Figure BDA0002372064590000162
Figure BDA0002372064590000163
Figure BDA0002372064590000164
式中，zT为架空线单位阻抗；yT为架空线单位导纳；zC为电缆单位阻抗；yC为电缆单位导纳。
优选地，所述第一计算单元303根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值计算电压值变化量，以及根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值计算电流值变化量，其计算公式为：
Figure BDA0002372064590000165
Figure BDA0002372064590000166
Figure BDA0002372064590000167
Figure BDA0002372064590000168
式中，线路两侧分别为M侧和N侧，tqd为测距启动时刻，T为工频周期，0＜t＜T，k≥1，
Figure BDA0002372064590000169
Figure BDA00023720645900001610
和
Figure BDA00023720645900001611
分别为采集的发生故障后
Figure BDA00023720645900001612
相线路M侧和N侧电压值，
Figure BDA00023720645900001613
和
Figure BDA00023720645900001614
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure BDA00023720645900001615
相线路M侧和N侧电压值，
Figure BDA00023720645900001616
和
Figure BDA00023720645900001617
分别为发生故障后
Figure BDA00023720645900001618
相线路M侧和N侧的电压变化值，
Figure BDA00023720645900001619
和
Figure BDA00023720645900001620
分别为采集的发生故障后
Figure BDA00023720645900001621
相线路M侧和N侧电流值，
Figure BDA00023720645900001622
和
Figure BDA0002372064590000171
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure BDA0002372064590000172
相线路M侧和N侧电流值，
Figure BDA0002372064590000173
和
Figure BDA0002372064590000174
分别为发生故障后
Figure BDA0002372064590000175
相线路M侧和N侧的电流变化值。
优选地，所述第三计算单元305根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure BDA0002372064590000176
和
Figure BDA0002372064590000177
其计算公式为：
当补偿点在M侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure BDA0002372064590000178
和
Figure BDA0002372064590000179
Figure BDA00023720645900001710
Figure BDA00023720645900001711
Figure BDA00023720645900001712
当补偿点在电缆段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure BDA00023720645900001713
和
Figure BDA00023720645900001714
Figure BDA00023720645900001715
Figure BDA0002372064590000181
Figure BDA0002372064590000182
当补偿点在N侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电
Figure BDA0002372064590000183
和
Figure BDA0002372064590000184
Figure BDA0002372064590000185
Figure BDA0002372064590000186
Figure BDA0002372064590000187
式中，M1和N1分别为线路M侧架空线和线路N侧与电缆的连接处，
Figure BDA0002372064590000188
和
Figure BDA0002372064590000189
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900001810
相M1处和N1处的电压相量值，
Figure BDA00023720645900001811
和
Figure BDA00023720645900001812
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900001813
相M侧和N侧的电压相量值，
Figure BDA00023720645900001814
和
Figure BDA00023720645900001815
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900001816
相M1处和N1处的电流相量值，
Figure BDA00023720645900001817
和
Figure BDA00023720645900001818
分别为输电线路
Figure BDA00023720645900001819
相M侧和N侧的电流相量值，
Figure BDA00023720645900001820
为根据补偿点近M侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压，
Figure BDA00023720645900001821
为根据补偿点近N侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压。
优选地，所述结果确定单元306基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure BDA0002372064590000191
和
Figure BDA0002372064590000192
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1，所述测距模型的计算公式为：
Figure BDA0002372064590000193
式中，L为输电线路长度。
本发明所述基于比幅原理的线路双端稳态量测距***对架空线-电缆混合线路进行测距的步骤与本发明所述基于比幅原理的线路双端稳态量测距采用的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于比幅原理的线路双端稳态量测距方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、采集架空线－电缆混合输电线路发生故障后的线路两侧电压值和电流值，以及所述线路发生故障前一个周波的线路两侧电压值和电流值，其中，线路两侧分别为M侧和N侧；
步骤2、根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值确定电压值变化量，以及对采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值确定电流值变化量；
步骤3、将所述线路两侧电压值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电压相量值，将所述线路两侧电流值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电流相量值；
步骤4、根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure FDA0002372064580000011
和
Figure FDA0002372064580000012
其中，i的初始值为1，
Figure FDA0002372064580000016
为三相电路中的任意一相，
Figure FDA0002372064580000015
步骤5、基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure FDA0002372064580000013
和
Figure FDA0002372064580000014
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1；
步骤6、令i＝i+1，当i＞N时，确定测距结果为补偿点至线路M侧的距离xN+1，当i≤N时，转回步骤4。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在采集架空线－电缆混合输电线路发生故障后的线路两侧电压值和电流值之前还包括设置测距参数，确定架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及确定电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC，其中，所述测距参数包括输电线路长度L、侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，迭代次数N和补偿点距离M侧的初始距离x1，所述架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC的计算公式分别为：
Figure FDA0002372064580000021
Figure FDA0002372064580000022
Figure FDA0002372064580000023
Figure FDA0002372064580000024
式中，zT为架空线单位阻抗；yT为架空线单位导纳；zC为电缆单位阻抗；yC为电缆单位导纳。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值计算电压值变化量，以及根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值计算电流值变化量，其计算公式为：
Figure FDA0002372064580000025
Figure FDA0002372064580000026
Figure FDA0002372064580000027
Figure FDA0002372064580000028
式中，线路两侧分别为M侧和N侧，tqd为测距启动时刻，T为工频周期，0＜t＜T，k≥1，
Figure FDA0002372064580000029
和
Figure FDA00023720645800000210
分别为采集的发生故障后
Figure FDA00023720645800000211
相线路M侧和N侧电压值，
Figure FDA00023720645800000212
和
Figure FDA00023720645800000213
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure FDA00023720645800000214
相线路M侧和N侧电压值，
Figure FDA00023720645800000215
和
Figure FDA00023720645800000216
分别为发生故障后
Figure FDA00023720645800000217
相线路M侧和N侧的电压变化值，
Figure FDA00023720645800000218
和
Figure FDA00023720645800000219
分别为采集的发生故障后
Figure FDA00023720645800000220
相线路M侧和N侧电流值，
Figure FDA00023720645800000221
和
Figure FDA00023720645800000222
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure FDA00023720645800000223
相线路M侧和N侧电流值，
Figure FDA00023720645800000224
和
Figure FDA00023720645800000225
分别为发生故障后
Figure FDA00023720645800000226
相线路M侧和N侧的电流变化值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure FDA0002372064580000031
和
Figure FDA0002372064580000032
其计算公式为：
当补偿点在M侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure FDA0002372064580000033
和
Figure FDA0002372064580000034
Figure FDA0002372064580000035
Figure FDA0002372064580000036
Figure FDA0002372064580000037
当补偿点在电缆段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure FDA0002372064580000038
和
Figure FDA0002372064580000039
Figure FDA00023720645800000310
Figure FDA00023720645800000311
Figure FDA00023720645800000312
当补偿点在N侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电
Figure FDA0002372064580000041
和
Figure FDA0002372064580000042
Figure FDA0002372064580000043
Figure FDA0002372064580000044
Figure FDA0002372064580000045
式中，M1和N1分别为线路M侧架空线和线路N侧与电缆的连接处，
Figure FDA0002372064580000046
和
Figure FDA0002372064580000047
分别为输电线路
Figure FDA00023720645800000419
相M1处和N1处的电压相量值，
Figure FDA0002372064580000048
和
Figure FDA0002372064580000049
分别为输电线路
Figure FDA00023720645800000420
相M侧和N侧的电压相量值，
Figure FDA00023720645800000410
和
Figure FDA00023720645800000411
分别为输电线路
Figure FDA00023720645800000421
相M1处和N1处的电流相量值，
Figure FDA00023720645800000412
和
Figure FDA00023720645800000413
分别为输电线路
Figure FDA00023720645800000422
相M侧和N侧的电流相量值，
Figure FDA00023720645800000414
为根据补偿点近M侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压，
Figure FDA00023720645800000415
为根据补偿点近N侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure FDA00023720645800000416
和
Figure FDA00023720645800000417
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1，所述测距模型的计算公式为：
Figure FDA00023720645800000418
式中，L为输电线路长度。
6.一种基于比幅原理的线路双端稳态量测距***，其特征在于，所述***包括：
数据采集单元，其用于采集架空线－电缆混合输电线路发生故障后的线路两侧电压值和电流值，以及所述线路发生故障前一个周波的线路两侧电压值和电流值，其中，线路两侧分别为M侧和N侧；
第一计算单元，其用于根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值确定电压值变化量，以及对采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值确定电流值变化量；
第二计算单元，其用于将所述线路两侧电压值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电压相量值，将所述线路两侧电流值变化量经过傅立叶变换计算线路两侧电流相量值；
第三计算单元，其用于根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure FDA0002372064580000051
和
Figure FDA0002372064580000052
其中，i的初始值为1，
Figure FDA0002372064580000057
为三相电路中的任意一相，
Figure FDA0002372064580000058
结果确定单元，其用于基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure FDA0002372064580000053
和
Figure FDA0002372064580000054
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1，令i＝i+1，当i＞N时，确定测距结果为补偿点至线路M侧的距离xN+1，当i≤N时，转至第三计算单元。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述***还包括初始化单元，其用于设置测距参数，确定架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及确定电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC，其中，所述测距参数包括输电线路长度L、侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，迭代次数N和补偿点距离M侧的初始距离x1，所述架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC的计算公式分别为：
Figure FDA0002372064580000055
Figure FDA0002372064580000056
Figure FDA0002372064580000061
Figure FDA0002372064580000062
式中，zT为架空线单位阻抗；yT为架空线单位导纳；zC为电缆单位阻抗；yC为电缆单位导纳。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述第一计算单元根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电压值计算电压值变化量，以及根据采集的所述线路发生故障前后的线路两侧电流值计算电流值变化量，其计算公式为：
Figure FDA0002372064580000063
Figure FDA0002372064580000064
Figure FDA0002372064580000065
Figure FDA0002372064580000066
式中，线路两侧分别为M侧和N侧，tqd为测距启动时刻，T为工频周期，0＜t＜T，k≥1，
Figure FDA0002372064580000067
和
Figure FDA0002372064580000068
分别为采集的发生故障后
Figure FDA00023720645800000622
相线路M侧和N侧电压值，
Figure FDA0002372064580000069
和
Figure FDA00023720645800000610
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure FDA00023720645800000623
相线路M侧和N侧电压值，
Figure FDA00023720645800000611
和
Figure FDA00023720645800000612
分别为发生故障后
Figure FDA00023720645800000624
相线路M侧和N侧的电压变化值，
Figure FDA00023720645800000613
和
Figure FDA00023720645800000614
分别为采集的发生故障后
Figure FDA00023720645800000615
相线路M侧和N侧电流值，
Figure FDA00023720645800000616
和
Figure FDA00023720645800000617
分别为采集的发生故障前一个周波的
Figure FDA00023720645800000625
相线路M侧和N侧电流值，
Figure FDA00023720645800000618
和
Figure FDA00023720645800000619
分别为发生故障后
Figure FDA00023720645800000626
相线路M侧和N侧的电流变化值。
9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述第三计算单元根据线路故障后补偿点至线路M侧的距离xi，线路两侧电压相量值和电流相量值，M侧架空线长度L1和N侧架空线长度L3、电缆的长度L2，架空线波阻抗ZcT和传播系数γT，以及电缆波阻抗ZcC和电流传播系数γC计算补偿点电压
Figure FDA00023720645800000620
和
Figure FDA00023720645800000621
其计算公式为：
当补偿点在M侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure FDA0002372064580000071
和
Figure FDA0002372064580000072
Figure FDA0002372064580000073
Figure FDA0002372064580000074
Figure FDA0002372064580000075
当补偿点在电缆段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电压
Figure FDA0002372064580000076
和
Figure FDA0002372064580000077
Figure FDA0002372064580000078
Figure FDA0002372064580000079
Figure FDA00023720645800000710
当补偿点在N侧架空线段时，补偿点至线路M侧的距离为xi，计算补偿点电
Figure FDA00023720645800000711
和
Figure FDA00023720645800000712
Figure FDA0002372064580000081
Figure FDA0002372064580000082
Figure FDA0002372064580000083
式中，M1和N1分别为线路M侧架空线和线路N侧与电缆的连接处，
Figure FDA0002372064580000084
和
Figure FDA0002372064580000085
分别为输电线路
Figure FDA00023720645800000817
相M1处和N1处的电压相量值，
Figure FDA0002372064580000086
和
Figure FDA0002372064580000087
分别为输电线路
Figure FDA00023720645800000818
相M侧和N侧的电压相量值，
Figure FDA0002372064580000088
和
Figure FDA0002372064580000089
分别为输电线路
Figure FDA00023720645800000819
相M1处和N1处的电流相量值，
Figure FDA00023720645800000810
和
Figure FDA00023720645800000811
分别为输电线路
Figure FDA00023720645800000820
相M侧和N侧的电流相量值，
Figure FDA00023720645800000812
为根据补偿点近M侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压，
Figure FDA00023720645800000813
为根据补偿点近N侧电压相量值和电流相量值计算确定的补偿点电压。
10.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述结果确定单元基于设置的测距模型，根据所述补偿点电压
Figure FDA00023720645800000814
和
Figure FDA00023720645800000815
确定补偿点至线路M侧的距离xi+1，所述测距模型的计算公式为：
Figure FDA00023720645800000816
式中，L为输电线路长度。
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