[發明專利]基于自適應電流的單端測距方法

有效

• 申請號: 201110006558.7
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102147443A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 余洪;蘇理;吳通華;張哲;鄭玉平
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院;南京南瑞集團公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種用阻抗原理的單端測距方法，特別是超高壓長線帶并聯電抗器的單端測距。

背景技術

單端測距是線路保護的重要組成部分，特別是在線路比較復雜的環境，線路一旦發生故障，如果不能準確定位，會極大增大巡線人員的工作量。現在線路保護裝置中用得比較多有單端測距和雙端測距，雙端測距需要用到雙端信息，只能用在縱聯差動線路保護中，而對于光纖通訊條件不成熟的地區用得最多的還是單端測距，阻抗法是一種原理簡單，發展得也比較成熟的單端測距方法。除此之外，近年來基于行波的單端測距方法也在快速地發展。

作為一種新型的測距方法，行波測距有其明顯的優勢，它能很好地解決單相高阻接地故障時的測距精度問題。但它也存在以下的問題：

1.根據故障點產生的行波在檢測端與故障點之間往返一次的時間和行波某一模分量的波速來確定故障距離。

1)母線接線方式的多樣性。行波測距要求在本側母線有足夠的反射，母線上有或沒有變壓器、有或沒有其它線路都將形成行波到達母線后的反射不確定性。

2)故障起始角、故障位置和短路類型的隨機性。若在電壓接近峰值發生短路，則產生較強的暫態行波電壓；若在電壓接近零值發生短路則暫態行波電壓很小；若在電流過零點發生短路故障則沒有暫態過程，直接過渡到新的穩態，這將使這種測距方法失效。

3)線路縱向一次參數的頻變特性和CT、PT等元件的非線性，使得故障暫態行波信號分析和處理相當復雜。

4）線路電壓等級越高，故障時諧波分量也越大，受到諧波頻率的影響不利于確定故障波的波速。

2.根據故障點的行波分別向兩側母線傳播的時間并借助專用通道的通信聯系來實現測距。

這種方法需要用到兩側時間，等同于阻抗法的雙端測距，它也受到通道的限制。

阻抗法的關鍵在于過渡電阻的影響，由于無法知道對側系統阻抗的大小，過渡電阻上的零序電流無法得知，在單相接地故障經過渡電阻時就無法準確測距。

但在實際系統中，大部分的故障還是金屬性短路故障。在低壓短線路上發生金屬性故障，現在的阻抗法單端測距原理都能很精確地測距，一般測距誤差小于2.5%。但是在超高壓長線上發生金屬性故障，由于并聯電抗器和分布電容的影響，阻抗法的單端測距精度就遠遠不夠了。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有的阻抗法單端測距在超高壓長線發生金屬性故障時測距精度不夠的缺陷，并且當線路用不同方式的并聯電抗器補償時，都能獲得足夠精度的測距結果。

傳統的測距方法是直接用到保護裝置測量到的電壓、電流。這在低電壓等級的線路單端測距中問題不明顯。但是在高電壓等級的線路中，線路的分布電容不能忽略，為了補償分布電容的影響又引入并聯電抗器，這兩個影響因數直接導致裝置測量到的電流量不能正確反映線路上的故障電流。

基于以上傳統測距方法的缺陷，本發明采用的技術解決方案如下：在原有的線路參數基礎上引入單端并聯電抗器參數和線路總的容抗參數。

具體實施方案如下：先用傳統的單端測距方法測量出大概的測距結果，然后引入并聯電抗器上的電流和分布電容上的電流，對原有的故障電流校正，得到線路上正確的故障電流，算出校正后的測距結果。

下面主要分析并聯電抗器和分布電容對故障電流的影響：

一．現場線路參數的測試方法。

(1)?正序阻抗測量：線路首端末端與系統斷開，將線路末端三相短接，用儀器在送端加三相正序電壓（量程500V，50A）。

(2)?零序阻抗測量：線路首端末端與系統斷開，將線路首端短接，線路末端三相短接接地，在首端加A相電壓，保證電流在20A以上。

從上面的測量方法可知，現場測量到的正序阻抗中包含了正序容抗，零序阻抗中包含了零序容抗，其結果是：現場測量的正序阻抗和零序阻抗比真實值偏大。

通過如下步驟來計算偏大誤差為：

實際正序阻抗Z₁為：Z₁=X₁*l?，其中X₁線路上單位長度上的正序阻抗；

測距正序阻抗Z_rel為：??，其中，U_f?為故障時保護裝置測量到的故障相電壓；X_C1為線路全長的正序容抗（電容電流影響在下面介紹）；

正序阻抗誤差計算公式為：。

實際零序阻抗為：Z₀=X₀*l，其中，X₀為線路上單位長度上的零序阻抗；