CN112526281A - 一种t接线路故障双端测距方法 - Google Patents

一种t接线路故障双端测距方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种T接线路故障双端测距方法，通过复合序分量补偿电压算法提高故障支路选区能力，相对于现有技术而言，其选区准确率平均提高一倍以上；当选区结果有效时，优先使用基于虚拟T端电压的双端测距算法，在各种故障情况下均能准确测距，该测距方法不受***运行方式的影响，在高阻故障时也能准确测距，相对于现有技术而言，其测距误差平均低于2.5％。本发明方法适用于电力***继电保护只能用单端故障信息进行阻抗测距的场合，能有效解决现有T接线路故障测距不准的问题。

Description

一种T接线路故障双端测距方法
技术领域
本发明属于电力***继电保护领域，涉及一种继电保护线路测距优化算法，具体为一种T接线路故障双端测距方法。
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。传统的双端测距算法，只适用于双端***，对于T接线路(三端***)，由于存在分流支路，传统的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(王文涛、林森、曹俊建，T接输电线路故障测距的行波算法，电气自动化，2011，33，03)(郭安明、钟俊、王永洪，等，基于复小波的输电线路行波三端测距算法，电力***保护与控制，2012，40，07)，一般算法计算量大或者原理复杂，工程化困难。本专利提出一种容易工程化的适用于110kV及以下电压等级T线路的测距方法，第一步先确认故障支路，第二步将三端***虚拟成两端***，使用双端测距算法定位故障点。
现有技术中，姚亮、陈福锋、陈琦提出了一种适用于三端输电线路的综合故障测距解决方案(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)。该方案在线路处于三端运行方式时，先识别出故障支路，分别沿MT、NT、PT三条支路线路分别计算出T点的正序电压
Figure BDA0002207884930000011
Figure BDA0002207884930000012
其中：
Figure BDA0002207884930000013
为各侧正序电压电流，Zmt、Znt、Zpt为各侧支路的正序阻抗值。
三个T接点的正序电压量两两相减后的绝对值，得到的电压差表示为：
Figure BDA0002207884930000014
若MIN(ΔUmnt,ΔUmpt,ΔUnpt)＝ΔUmnt，则支路PT为故障支路，T点注入故障支路的电流为
Figure BDA0002207884930000021
若MIN(ΔUmnt,ΔUmpt,ΔUnpt)＝ΔUmpt，则支路NT为故障支路，T点注入故障支路的电流为
Figure BDA0002207884930000022
若MIN(ΔUmnt,ΔUmpt,ΔUnpt)＝ΔUnpt，则支路MT为故障支路，T点注入故障支路的电流为
Figure BDA0002207884930000023
若ΔUmnt≈ΔUmpt≈ΔUnpt，则判断为T点故障。
传统的双端测距算法，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；而单端故障测距算法，对于一般的金属性故障，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，并且在高阻接地故障时三端均不能准确测距甚至无法测距。据相关统计数据表明,在电网***故障中,单相接地的故障所占比例最高,达85％以上(参见《2018年国家电网公司继电保护设备分析评估报告》)，并且高阻接地故障比例也很高。因此，传统的单端测距算法和双端测距算法均已不适用于现有的T接线路故障测距。
对于T接线路故障测距算法，目前研究的一些行波法、波阻抗法，一般算法计算量大或者原理复杂，工程化困难，姚亮等提出的用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，故障选区只用到正序分量，选区误差大，不利于确认故障支路。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种T接线路故障双端测距方法，该方法易于在现有的线路保护装置中实现，通过复合序分量补偿电压算法提高故障支路选区能力，当选区结果有效时，优先使用基于虚拟T端电压的双端测距算法，在各种故障情况下均能准确测距。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种T接线路故障双端测距方法，包括：
进行故障支路选区；
当选区结果有效时，基于非故障支路计算虚拟T端电压；
基于计算得到的虚拟T端电压，在对称故障时，利用正序量的双端测距算法进行故障双端测距。
优选地，通过复合序分量补偿电压算法进行故障支路选区。
优选地，当选区结果有效时，选择线路较短的非故障支路计算虚拟T端电压。
优选地，当选区结果无效时，对三条支路分别进行双端测距。
优选地，三条支路的双端测距结果中，标幺值最小且大于0小于1.00的支路为故障支路。
优选地，在非对称故障时，利用负序量的双端测距算法进行故障双端测距。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过复合序分量补偿电压算法(复合序分量就是综合使用故障态的正序分量、负序分量和零序分量)提高故障支路选区能力，相对于现有技术而言，其选区准确率平均提高一倍以上；当选区结果有效时，优先使用基于虚拟T端电压的双端测距算法，在各种故障情况下均能准确测距，该测距方法不受***运行方式的影响，在高阻故障时也能准确测距，相对于现有技术而言，其测距误差平均低于2.5％。
(2)本发明方法适用于电力***继电保护各种运行方式及发生经过度电阻故障的场合，能有效解决现有T接线路故障测距不准的问题。
附图说明
图1为根据本发明实施例的T接线路分区示意图；
图2为根据本发明实施例的故障双端测距方法的流程示意图；
图3为根据本发明实施例的RTDS***模型示意图；
图4为根据本发明实施例的虚拟T端补偿电压示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种T接线路故障双端测距方法，包括：第一步：通过复合序分量补偿电压算法提高故障支路选区能力；第二步：当选区结果有效时，通过非故障支路计算虚拟T端电压，用故障支路的双端数据进行故障测距，当选区结果无效时，三条支路分别进行双端测距。其中，故障支路的双端数据包括：一端线路(对应M端、N端、P端)及虚拟T端的电压、电流模拟量。
其中，故障选区就是要确定故障点在哪段线路范围内，如图1所示，线路M-T为1区，线路N-T为2区，线路P-T为3区。
如图2所示，故障选区方法包括：分别用M端、N端、P端的电压模拟量
Figure BDA0002207884930000041
电流模拟量
Figure BDA0002207884930000042
及各支路的序阻抗Z1mt、Z0mt、Z1nt、Z0nt、Z1pt、Z0pt计算T点的补偿电压
Figure BDA0002207884930000043
结合故障选相结果，找到三端T点补偿电压差
Figure BDA0002207884930000044
中的最小值，当
Figure BDA0002207884930000045
为三个中的最小值，确定故障支路为P-T支路(3区)；当
Figure BDA0002207884930000046
为三个中的最小值，确定故障支路为N-T(2区)支路；当
Figure BDA0002207884930000047
为三个中的最小值，确定故障支路为M-T(1区)支路；当
Figure BDA0002207884930000048
时，故障点为T点。其中，故障选相结果对应发生单相故障(AG\BG\CG)，相间故障(AB\BC\CA)或者三相故障(ABC)。
当检测到1区发生故障时，通过与M端数据同步后的P端和N端电压、电流模拟量计算出虚拟T端电压、电流模拟量，考虑到电容电流的影响，优先采用线路N-T和线路P-T中线路较短的支路计算虚拟T端电压，基于M端、N端、P端三端同步的电压模拟量和电流模拟量，计算出的虚拟T端电压、电流模拟量与M端电压、电流模拟量是同步的。用T端、M端电压、电流模拟量可完成双端测距；当故障支路选区无效时，分别对支路M-T、N-T、P-T进行双端测距，测距结果标幺值最小且大于0小于1.00的为故障支路，并上送该支路测距结果。
作为一种实施方式，提供一种T接线路故障双端测距方法，包括：
(1)建立典型的RTDS仿真模型，如图3所示，模型参数如表1所示。
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
表1
其中：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*0.3＝12kM。
(2)在两种典型的***运行方式下：①三端均为电源***；②三端为电源、负荷混合***，对传统阻抗测距结果和本实施例的阻抗测距结果进行对比，对比结果如表2、表3所示。
①三端均为电源***(大电源侧、小电源侧、小电源侧)
Figure BDA0002207884930000051
表2
②三端为电源、负荷混合***
Figure BDA0002207884930000061
表3
可见，在两种典型的***运行方式下(三端均为电源***或者三端为电源、负荷混合***)，本实施例提出的基于T点虚拟电压、电流模拟量的双端测距方法在各种故障情况下均能准确测距,传统的测距方法在高阻故障时(K1-A-50Ω、K1-A-100Ω、K1-AB-10Ω、等)测距误差大甚至无法测距。
作为一种实施方式，提供一种T接线路故障双端测距方法。该方法如图1所示进行分区，并如图2所示进行故障选区。当检测到1区发生故障时，通过与M端数据同步后的P端和N端电压、电流模拟量计算出虚拟T端电压模拟量
Figure BDA0002207884930000062
电流模拟量
Figure BDA0002207884930000063
考虑到电容电流的影响，采用线路N-T和线路P-T两条线路中较短的支路电压、电流模拟量计算虚拟T端电压，基于M端、N端、P端三端同步的电压模拟量和电流模拟量，计算出的虚拟T端电压、电流模拟量与M端电压、电流模拟量是同步的。用T端、M端电压、电流模拟量可实现双端测距，根据不同的故障类型采用不同的双端测距算法：对于不对称故障用负序分量进行双端测距(公式3)，对于对称故障用正序分量进行双端测距(公式4)；当故障支路选区无效时，分别对支路M-T、N-T、P-T进行双端测距，测距结果标幺值最小且大于0小于1.00的为故障支路，并上送该支路测距结果(公式3和公式4)。
具体地，双端测距算法包括：
当线路长度LNT＜LPT时：
Figure BDA0002207884930000071
当线路长度LNT＞LPT时：
Figure BDA0002207884930000072
Figure BDA0002207884930000073
其中：
Figure BDA0002207884930000074
为线路上T点虚拟三相电压；
Figure BDA0002207884930000075
为P端和N端的测量三相电压；
Figure BDA0002207884930000076
为线路上T点虚拟A电流、B电流、C电流、零序电流；
Figure BDA0002207884930000077
为P端和N端的测量A电流、B电流、C电流、零序电流；Z1nt和Z1pt为线路N-T和线路P-T的正序阻抗，Z0nt和Z0pt为线路N-T和线路P-T的零序阻抗。
以M-T支路发生故障为例，本实施例采用的双端测距方法为：
Figure BDA0002207884930000078
Figure BDA0002207884930000079
其中：
Figure BDA00022078849300000710
分别为线路上T点、M点的负序电压；
Figure BDA00022078849300000711
分别为线路上T点、M点的负序电流；
Z2mt＝Z1mt为线路M-T的负序阻抗；
k为故障测距标幺值。
具体地，如图4所示，T点补偿电压差包括：
以M-T支路发生A相故障为例(如图2)
Figure BDA0002207884930000081
Figure BDA0002207884930000082
Figure BDA0002207884930000083
结合公式(5)～公式(7)得出故障支路T点补偿电压差为：
Figure BDA0002207884930000084
Figure BDA0002207884930000085
其中：
Figure BDA0002207884930000086
为M端A相电压，
Figure BDA0002207884930000087
为M端A相电流，
Figure BDA0002207884930000088
为M端零序电流；
Figure BDA0002207884930000089
为T端A相电流，
Figure BDA00022078849300000810
为T端零序电流；
Figure BDA00022078849300000811
为故障点F的A相电压；
其它变量名见公式(1)～(4)。
由于
Figure BDA00022078849300000812
即，
Figure BDA00022078849300000813
可确定线路N-T和线路P-T为非故障支路，线路M-T为故障支路。
本发明公开一种T接线路故障双端测距方法，通过复合序分量补偿电压算法提高故障支路选区能力，相对于现有技术而言，其选区准确率平均提高一倍以上；当选区结果有效时，优先使用基于虚拟T端电压的双端测距算法，在各种故障情况下均能准确测距，该测距方法不受***运行方式的影响，在高阻故障时也能准确测距，相对于现有技术而言，其测距误差平均低于2.5％。本发明方法适用于电力***继电保护只能用单端故障信息进行阻抗测距的场合，能有效解决现有T接线路故障测距不准的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种T接线路故障双端测距方法，其特征在于，包括：
进行故障支路选区；
当选区结果有效时，基于非故障支路计算虚拟T端电压；
基于计算得到的虚拟T端电压，在对称故障时，利用正序量的双端测距算法进行故障双端测距。
2.根据权利要求1所述的一种T接线路故障双端测距方法，其特征在于，通过复合序分量补偿电压算法进行故障支路选区。
3.根据权利要求1所述的一种T接线路故障双端测距方法，其特征在于，当选区结果有效时，选择线路较短的非故障支路计算虚拟T端电压。
4.根据权利要求1所述的一种T接线路故障双端测距方法，其特征在于，当选区结果无效时，对三条支路分别进行双端测距。
5.根据权利要求4所述的一种T接线路故障双端测距方法，其特征在于，三条支路的双端测距结果中，标幺值最小且大于0小于1.00的支路为故障支路。
6.根据权利要求1所述的一种T接线路故障双端测距方法，其特征在于，在非对称故障时，利用负序量的双端测距算法进行故障双端测距。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023160020A1 (zh) * 2022-02-23 2023-08-31 国电南瑞科技股份有限公司 一种四端线路故障双端测距方法与***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090150099A1 (en) * 2005-09-14 2009-06-11 Przemyslaw Balcerek Method for fault location in electric power lines
CN102288874A (zh) * 2011-07-04 2011-12-21 昆明理工大学 一种基于集中参数t的模型特高压交流输电线路区内外故障识别的测后模拟方法
CN107202936A (zh) * 2017-05-04 2017-09-26 许继集团有限公司 一种t接线路故障测距方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090150099A1 (en) * 2005-09-14 2009-06-11 Przemyslaw Balcerek Method for fault location in electric power lines
CN102288874A (zh) * 2011-07-04 2011-12-21 昆明理工大学 一种基于集中参数t的模型特高压交流输电线路区内外故障识别的测后模拟方法
CN107202936A (zh) * 2017-05-04 2017-09-26 许继集团有限公司 一种t接线路故障测距方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚亮: "《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》 *
杨光亮: "《基于故障电压序分量的超高压线路T接测距新算法》", 《电力自动化设备》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023160020A1 (zh) * 2022-02-23 2023-08-31 国电南瑞科技股份有限公司 一种四端线路故障双端测距方法与***

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