[發(fā)明專(zhuān)利]高壓輸電線路單端全息頻域故障定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610851981.X
• 申請(qǐng)日: 2016-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107064728B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚旭;康小寧;程蓉;智勇;崔力心;倪賽賽;陳新;趙杰;拜潤(rùn)卿;趙毅;王春光;梅姚;張坤賢;張大偉;郭文科;王永年;劉巍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院;國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司;國(guó)家電網(wǎng)公司;西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/08
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/08
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

1.高壓輸電線路單端全息頻域故障定位方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、采集保護(hù)安裝處電流互感器和電壓互感器的A、B、C三相電壓u_A(k),u_B(k),u_C(k)和三相電流i_A(k),i_B(k),i_C(k)；

步驟2、對(duì)采集得到的A、B、C三相電壓和電流，利用下式計(jì)算三相電壓和電流的故障分量Δu_A(k),Δu_B(k),Δu_C(k)，Δi_A(k),Δi_B(k),Δi_C(k)和零序分量的采樣值3i₀(k)：

3i₀(k)＝Δi_A(k)+Δi_B(k)+Δi_C(k)

上式中，k為采樣時(shí)刻，N為每周波采樣點(diǎn)數(shù)；同時(shí)采用全周傅里葉算法計(jì)算A、B、C三相電壓和電流余弦相量的實(shí)部和虛部；

步驟3、定義常數(shù)：

z₁＝r₁+jωl₁

z₀＝r₀+jωl₀

式中，ω₀—工頻角頻率；—m為分頻數(shù)，等于2、3或4；r₁—線路單位長(zhǎng)度正序電阻，l₁—線路單位長(zhǎng)度正序電感，r₀—線路單位長(zhǎng)度零序電阻，l₀—線路單位長(zhǎng)度零序電感；K_r、K_l—零序補(bǔ)償系數(shù)；

步驟4、計(jì)算本端系統(tǒng)各模分量等值內(nèi)電感和內(nèi)電阻參數(shù)，包括測(cè)量點(diǎn)M正序電阻和電感R_M1,L_M1；測(cè)量點(diǎn)M負(fù)序電阻和電感R_M2,L_M2；測(cè)量點(diǎn)M零序電阻和電感R_M0,L_M0；取兩個(gè)以上不同時(shí)刻k的三相電流和三相電壓采樣值，利用克拉克變換得到電流電壓0模量，1模量，2模量瞬時(shí)值帶入到線性方程組中，其中i＝0,1,2，采用線性最小二乘算法求解這個(gè)方程組得到R_Mi,L_Mi；

式中，Δi_Mi—測(cè)量點(diǎn)M的各模量故障分量電流瞬時(shí)值；Δu_Mi—故障時(shí)測(cè)量點(diǎn)M的各模量故障分量電壓瞬時(shí)值；DT為采樣間隔時(shí)間；

步驟5、確定故障類(lèi)型

(1)若為單相接地故障，令，

K₂＝-jωU_MAHC-ω₀U_MAHS

K₃＝j(luò)ω(I_MAHCr₁+I_MAHSω₀l₁)+ω₀(I_MAHSr₁-I_MAHCω₀l₁)

式中，U_MAHC，U_MAHS—測(cè)量點(diǎn)M故障相正常負(fù)荷電壓余弦相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；I_MAHC，I_MAHS—測(cè)量點(diǎn)M故障相正常負(fù)荷電流余弦相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；

計(jì)算測(cè)量點(diǎn)故障相電流故障分量ΔI_MA(ω)、故障相母線電壓故障分量ΔU_MA(ω)及零模電流在頻點(diǎn)ω的頻譜分量I_M0(ω)：

式中，ΔI_MAC、ΔI_MAS—測(cè)量點(diǎn)M故障相故障電流相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；Δi_MA(k)—測(cè)量點(diǎn)M故障相故障電流分量的采樣值；ΔU_MAC、ΔU_MAS—測(cè)量點(diǎn)M故障相母線電壓故障相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；Δu_MA(k)—測(cè)量點(diǎn)M故障相母線電壓故障分量的采樣值；I_M0C、I_M0S—測(cè)量點(diǎn)M零模電流的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；i_M0(k)—測(cè)量點(diǎn)M零模電流的采樣值；N—每周波的采樣點(diǎn)數(shù)；DT—采樣間隔時(shí)間；k—為采樣時(shí)刻；m為分頻數(shù)；

A₀＝K₁ΔU_MA(ω)z₀D-K₂z₀D

A₁＝-K₁ΔU_MA(ω)z₀-K₁az₀D+K₂z₀-K₃z₀D

A₂＝-3K₁I_M0(ω)(R_M0+jωL_M0+z₀D)

A₃＝K₁ΔU_MA(ω)-K₂

A₄＝j(luò)ωA₃

A₅＝-K₁a-K₃

A₆＝j(luò)ωA₅

A₇＝-3K₁I_M0(ω)

A₈＝j(luò)ωA₇

A₉＝K₁z₀a+K₃z₀

a＝r₁(ΔI_MA(ω)+K_rI_M0(ω))+jωl₁(ΔI_MA(ω)+K_lI_M0(ω))

式中，D—線路全長(zhǎng)；

(2)若為相間故障，令，

K₂＝-jωU_MBCHC-ω₀U_MBCHS

K₃＝j(luò)ω(I_MBCHCr₁+I_MBCHSω₀l₁)+ω₀(I_MBCHSr₁-I_MBCHCω₀l₁)

式中，U_MBCHC，U_MBCHS—測(cè)量點(diǎn)M的2模量正常負(fù)荷電壓余弦相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；I_MBCHC，I_MBCHS—測(cè)量點(diǎn)M的2模量正常負(fù)荷電流余弦相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；

計(jì)算測(cè)量點(diǎn)M的2模量故障電流分量ΔI_MBC(ω)、故障電壓分量在頻點(diǎn)ω的頻譜分量ΔU_MBC(ω)：

式中，ΔI_MBCC、ΔI_MBCS—測(cè)量點(diǎn)M的2模量故障電流相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；Δi_MBC(k)—測(cè)量點(diǎn)M的2模量故障電流分量的采樣值；ΔU_MBCC、ΔU_MBCS—測(cè)量點(diǎn)M的2模量故障電壓相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；Δu_MBC(k)—測(cè)量點(diǎn)M的2模量故障電壓分量的采樣值；N—一個(gè)周波的采樣點(diǎn)數(shù)；DT—采樣間隔時(shí)間；

令，

A₀＝K₁ΔU_MBC(ω)z₁D-K₂z₁D

A₁＝-K₁ΔU_MBC(ω)z₁-K₁az₁D+K₂z₁-K₃z₁D

A₃＝K₁ΔU_MBC(ω)-K₂

A₄＝-jωA₃

A₅＝-K₁a-K₃

A₆＝j(luò)ωA₅

A₈＝j(luò)ωA₇

A₉＝K₁z₁a+K₃z₁

a＝z₁ΔI_MBC(ω)

式中，D—線路全長(zhǎng)；

(3)若為三相故障，令，

K₂＝-jωU_MAHC-ω₀U_MAHS

K₃＝j(luò)ω(I_MAHCr₁+I_MAHSω₀l₁)+ω₀(I_MAHSr₁-I_MAHCω₀l₁)

式中，U_MAHC，U_MAHS—測(cè)量點(diǎn)M故障相正常負(fù)荷電壓余弦相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；I_MAHC，I_MAHS—測(cè)量點(diǎn)M故障相正常負(fù)荷電流余弦相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；

計(jì)算測(cè)量點(diǎn)故障相電流故障分量ΔI_MA(ω)、故障相母線電壓故障分量在頻點(diǎn)ω的頻譜分量ΔU_MA(ω)：

式中，ΔI_MAC、ΔI_MAS—測(cè)量點(diǎn)M故障相故障電流相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；Δi_MA(k)—測(cè)量點(diǎn)M故障相故障電流分量的采樣值；ΔU_MAC、ΔU_MAS—測(cè)量點(diǎn)M故障相母線電壓故障相量的實(shí)部本身和虛部的相反數(shù)；Δu_MA(k)—測(cè)量點(diǎn)M故障相母線電壓故障分量的采樣值；N—一個(gè)周波的采樣點(diǎn)數(shù)；DT—采樣間隔時(shí)間；

令，

A₀＝K₁ΔU_MA(ω)z₁D-K₂z₁D

A₁＝-K₁ΔU_MA(ω)z₁-K₁az₁D+K₂z₁-K₃z₁D

A₂＝-K₁ΔI_MA(ω)(R_M1+jωL_M1+z₁D)

A₃＝K₁ΔU_MA(ω)-K₂

A₄＝-jωA₃

A₅＝-K₁a-K₃

A₆＝j(luò)ωA₅

A₇＝-K₁ΔI_MA(ω)

A₈＝j(luò)ωA₇

A₉＝K₁z₁a+K₃z₁

a＝z₁ΔI_MA(ω)

式中，D—線路全長(zhǎng)；

步驟6、測(cè)距方程為：

A₀+A₁d+A₂R_F+A₃R_N+A₄L_N+A₅R_Nd+A₆L_Nd+A₇R_FR_N+A₈R_FL_N+A₉d²＝0

式中，d—故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)M的距離；R_N,L_N—對(duì)側(cè)電源的電阻和電感參數(shù)；R_F—故障點(diǎn)過(guò)渡電阻；上述測(cè)距方程中的A_i根據(jù)不同故障類(lèi)型按步驟5的定義計(jì)算；

在任何頻率下，故障電流及電壓相應(yīng)的頻譜分量均嚴(yán)格滿足測(cè)距方程，當(dāng)ω為工頻角頻率ω₀時(shí)，根據(jù)測(cè)距方程得到實(shí)、虛部2個(gè)非線性方程，當(dāng)ω為其它任意頻率時(shí)，根據(jù)測(cè)距方程也能夠得到實(shí)、虛部2個(gè)非線性方程，滿足定解條件，采用牛頓迭代方法或最小二乘估計(jì)法求解該方程組，得到故障距離、過(guò)渡電阻、對(duì)側(cè)電源的電阻和電感參數(shù)的估計(jì)值。