[發明專利]一種基于暫態量特征的超/特高壓輸電線路故障測距方法

有效

• 申請號: 201110329463.9
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102508114A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王慧芳;高效海;何奔騰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于電力系統技術領域，具體是涉及一種基于暫態量特征的超高壓輸電線路故障測距方法。

背景技術

超高壓輸電線路故障測距是電力系統運行管理技術中的一個重要領域。迅速準確地測定輸電線路的故障點，可以減輕巡線負擔，及時發現絕緣隱患，加快線路恢復供電，減少因停電而造成的經濟損失。浙江大學繼電保護實驗室研究發現，超/特高壓輸電線路由于線路分布電容大，故障暫態過程嚴重，暫態噪聲中的頻率分量存在暫態主頻現象(主頻是除工頻以外，暫態電流分量中時域幅值最大的頻率)，并給出了主頻的近似計算公式。把主頻理論進行深入并用在超/特高壓輸電線路故障測距是一個新的嘗試。通過研究暫態主頻頻率值與故障距離的關系，以及其他暫態頻率分量(除主頻外，還有其他幾個時域幅值較大的暫態頻率，依次稱為二次主頻，三次主頻等)頻率值與故障距離的關系，發現都可以計算出故障距離，即故障距離和電流中各次暫態主頻率的頻率值有特定的關系。故障距離越大，暫態電流中的各次主頻率分量的頻率值越小。采用傅里葉變換提取各次主頻分量時，采用二次積分消除了工頻分量的影響，使各次主頻分量的幅頻特性更明顯。分析發現，測距誤差與頻率提取的精度、故障距離、采用的暫態主頻次數大小有關。頻率提取誤差越小、故障距離越短、采用的暫態主頻次數越大，故障測距就越精確。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于暫態量特征的超/特高壓線路故障測距方法。

根據疊加原理，故障系統可以看作是正常運行系統與故障分量系統的疊加，暫態噪聲分量只存在于故障分量系統中，因此只對故障分量系統進行分析。分析時，近似認為超/特高壓輸電線路是無損線，系統等效電抗遠大于電阻。對故障分量系統分析，得到如下的表達式：其中：x是故障點到保護安裝處的距離；L_N為系統等效電感，可以通過故障暫態電壓、電流求得，為輸電線路的特性阻抗是已知的，因此α是可知的；m取決于主頻的次數，m＝1是一次主頻，m＝2是二次主頻，m＝3是三次主頻，依次類推；ω_m是m次主頻的頻率；v是行波的傳播速度。由該公式可知，故障距離x和各次暫態主頻率ω_m有特定關系。通過研究主頻率與故障距離間的關系發現，故障距離x越大，系統暫態電流中各次主頻率ω_m越小。通過提取某次主頻分量的頻率值，可計算出故障距離。

更進一步，利用本發明所得到的故障距離與保護范圍相比較，可構成距離保護方案。具體是：根據故障距離x與保護范圍的比較決定保護是否應該動作，即x在保護范圍內，則保護動作，否則保護不動作。

通過對頻率測量誤差與故障距離測量誤差間的關系分析，發現滿足以下近似公式：其中Δω_m為m次主頻頻率的測量誤差，Δx為故障距離測量誤差。前面已知，隨著故障距離x的增加，各次主頻頻率ω_m會減小。因此該式表明，相同頻率測量誤差下，故障距離x越大，故障測距誤差Δx會增大。此外，在相同故障距離x情況下，采用的主頻頻率次數越高，主頻頻率值就越大，相同測量頻率誤差下測距誤差越小。因此，測距誤差與頻率提取的精度、故障距離和采用的主頻次數m大小有關。仿真表明，當m＞3時，暫態頻率提取困難。

本發明方法包括以下步驟：

步驟1.采樣故障系統保護安裝處的電流i(n)和母線電壓u(n)。

步驟2.計算故障分量系統中的電流i_g(n)和電壓u_g(n)；具體是：正常運行系統的電流為負荷電流為i_f(n)，電壓為額定電壓u_e(n)，根據疊加原理，可以用故障系統中采集到的電壓電流減去正常運行系統的電壓電流，獲得故障分量系統中的電壓電流，即u_g(n)＝u(n)-u_e(n)，i_g(n)＝i(n)-i_f(n)。

步驟3.計算系統等效電感L_N；具體是：根據故障系統模型有：因此通過任意兩組不相關的采樣數據，就可以求得系統的等效電阻R_N和電感L_N；為了降低誤差，利用i_g(n)、u_g(n)采樣數據，通過最小二乘法擬合，得到L_N值。