[發明專利]一種線路相間故障單端測距方法

有效

• 申請號: 201110056104.0
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102175954A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 曾惠敏;黃海;陳靈;丁依啟;岳軍;鄭志煜;李生坤;吳善班;蔡建煌;林力輝
• 申請（專利權）人: 福建省電力有限公司福州超高壓輸變電局
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 福州展暉專利事務所 35201
• 代理人: 林天凱

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技術領域

本發明涉及電力系統繼電保護技術領域，具體地說是涉及一種線路相間故障單端測距方法。

背景技術

高壓/超高壓/特高壓輸電線路是電網正常運行的大動脈，既擔負著傳送巨大功率的任務，又是各大電網聯網運行的紐帶，其運行可靠性影響著整個電網的供電可靠性，同時又是電力系統中發生故障最多的地方。當高壓輸電線路發生故障時，準確的故障定位可大量節省尋線所花費的人力、物力和財力、加速供電恢復、減少經濟損失、提高運行的可靠性。準確、快速地確定故障位置是提高電網安全運行的重要措施，對于電力系統安全可靠運行有重要的意義。

根據電氣量來源劃分，故障測距方法可分為雙端測距和單端測距。雙端測距法利用輸電線路兩端電氣量確定輸電線路故障位置，需要通過通道獲取對端電氣量，對通道的依賴性強，實際使用中還易受雙端采樣值同步性的影響，考慮到同步技術實現的復雜性和所需添加硬件設備成本高，因此單端測距法更具實用性。單端測距法僅利用輸電線路的一端電壓電流數據來確定輸電線路故障位置，由于該方法僅需要一端數據，無須通訊和數據同步設備，運行費用低且算法穩定，因此在中低壓線路中獲得了廣泛地應用。

目前，單端測距法主要分為行波法和阻抗法。行波法利用故障暫態行波的傳送性質進行測距，精度高，不受運行方式和過度電阻等影響，但對采樣率要求很高，需要專門的錄波裝置，因此，目前未獲得實質性應用。阻抗法利用故障后的電壓、電流量計算故障回路的阻抗，根據線路長度與阻抗成正比的特性進行測距，簡單可靠。然而，高壓/超高壓/特高壓遠距離輸電線路沿線分布電容很大，對單端測距的影響不能忽略。相關理論分析證明，考慮輸電線路分布電容的影響，測量阻抗與故障距離呈雙曲正切函數關系。雙曲正切函數特性決定了傳統阻抗法抗故障電阻能力差。同時，高壓/超高壓/特高壓遠距離輸電線路輸送的負荷較大，負荷電流對阻抗法單端測距影響也較大。因此，在高壓/超高壓/特高壓遠距離輸電線路上，由于分布電容、負荷電流和故障電阻的影響，特別是高阻短路故障時，單端阻抗法測距結果會嚴重偏離真實故障距離，不能滿足現場的應用要求。

采用分布參數模型研究高壓/超高壓/特高壓遠距離輸電線路單端故障測距逐漸引起了廣大學者的關注。哈恒旭、張保會、呂志來等人發表的《高壓輸電線路單端測距新原理探討》采用分布參數建模，利用單端電壓電流計算沿線電壓對距離導數的范數在線路上的分布進行故障點的定位。該方法涉及了大量的求導運算和積分運算，所需運算量大，算法復雜不易實現。王賓、董新洲等人發表的《特高壓長線路單端阻抗法單相接地故障測距》采用分布參數建模，利用觀測點處負序電流的相角估算故障點電壓的相角，然后在故障點電壓瞬時值過零點時刻計算測量阻抗。該方法在中低阻短路故障時，由于沿線電壓下降明顯，利用觀測點處負序電流相角估算故障點電壓相角存在的誤差對測距結果影響不大；但在高阻短路故障時，由于線路沿線各點電壓相差很小，利用觀測點處負序電流相角估算故障點電壓相角存在的誤差加上暫態過程的影響，該方法測距誤差較大。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提出一種線路相間故障單端測距方法。該方法在算法設計中考慮了故障點處電壓的影響，從而削弱負荷電流對本發明方法的影響。該方法利用故障點處匹配誤差達到最小這一原理實現線路相間故障的單端測距，克服了故障電阻對本發明方法的影響。

一種線路相間故障單端測距方法，包括以下步驟：

1)測量線路在變電站保護安裝處故障相間電壓相量????????????????????????????????????????????????、故障相間電流相量、故障相間負序電流相量，作為輸入量；其中，=AB，BC，CA，分別表示AB或BC或CA相間；

2)計算故障處電壓相量：

；

其中，為線路正序阻抗角；

為線路正序波阻抗：，R₁、L₁、G₁、C₁分別為單位長度線路的正序電阻、電感、電導和電容值；

為線路正序傳播系數：；

領先于的角度；

領先于的角度；

3)?故障距離取為初始值l_fault，計算故障相線路上距保護安裝處l_fault的故障相間動作電壓相量：