[發明專利]一種基于節點故障注入電流的輸電線路故障檢測方法

有效

• 申請號: 202010150114.X
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111308270B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 童曉陽;張生鵬
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種基于節點故障注入電流的輸電線路故障檢測方法，步驟如下：

步驟1、對整個電網進行區域劃分，按照間隔母線的策略，在各區域的邊界節點布置同步相量測量裝置PMU；調度中心通過廣域通信網絡實時收集每個區域的各個邊界節點的正序電壓和電流，計算每個區域的所有邊界節點的電流的矢量和的幅值I_total，如果一個區域的所有邊界節點的電流矢量和的幅值I_total大于區域故障閾值I_set，就判斷該區域為故障區域，其中，區域故障閾值I_set設定為電網正常時一個區域的所有邊界節點的電流的矢量和的幅值乘以一個系數，該系數為1.3～1.5；此時刻為保護啟動時刻；

步驟2、收集故障區域保護啟動時刻后的每個采樣時刻的各個邊界節點的正序電壓和電流，設該故障區域的節點數為n，根據故障區域中一條線路發生故障前、后的節點電壓方程的變化，通過推導構造故障區域的節點故障注入電流向量dI，其中，Y為節點導納矩陣，是n×n階的方陣，通過收集電網中各節點之間的導納參數得到；是故障區域的電壓故障分量向量；是故障區域的節點注入電流故障分量向量，均為包含n個元素的列向量；

步驟3、對保護啟動時刻后的每個采樣時刻，分別計算故障區域的電壓故障分量向量節點注入電流故障分量向量通過步驟2中dI的定義，計算得到故障區域的節點故障注入電流向量dI；

設一個區域只有一個未布置同步相量測量裝置PMU的母線M；

對于未布置PMU的母線M，利用與它相連線路布置PMU的i側的正序電壓電流通過推算得到母線M來自i側的正序推算電壓其中，γ_i為線路Mi的傳播系數，Z_i為線路Mi的特征阻抗；L_M,i為線路Mi的全長；然后去掉母線M的各側正序推算電壓中最小值和最大值，求取剩余正序推算電壓的平均值，作為母線M的正序估計電壓；

對于布置PMU的母線節點，直接收集得到實測正序電壓；

將母線節點在保護啟動時刻后每個采樣時刻的正序估計電壓或實測正序電壓減去保護啟動時刻前的電壓，得到母線節點采樣時刻的電壓故障分量

事先收集電網中各節點的負荷阻抗Z_load；

對于未布置PMU的母線M，它的保護啟動時刻前的負荷電流等于保護啟動時刻前的估計電壓除以負荷阻抗Z_load，它的節點注入電流等于保護啟動時刻前的負荷電流

設線路故障前、后母線處的負荷阻抗為定值，母線M的保護啟動時刻后每個采樣時刻的負荷電流等于每個采樣時刻的正序估計電壓除以負荷阻抗Z_load，該節點每個采樣時刻的節點注入電流等于每個采樣時刻的負荷電流

對于布置PMU的母線節點，直接收集與該母線相連的區域外其它線路上的電流、來自發電機的注入電流、負載電流，將它們相加得到母線節點的節點注入電流

將母線節點在保護啟動時刻后每個采樣時刻的節點注入電流減去保護啟動時刻前的節點注入電流得到母線節點每個采樣時刻的節點注入電流故障分量

重復步驟3，獲得故障區域中其余各節點的電壓故障分量、節點注入電流故障分量，得到故障區域的電壓故障分量向量節點注入電流故障分量向量

在得到故障區域的電壓故障分量向量節點注入電流故障分量向量以后，再根據節點故障注入電流向量dI的定義，計算得到故障區域在每個采樣時刻的節點故障注入電流向量dI；

步驟4、針對步驟3得到的故障區域的節點故障注入電流向量dI，取出其中的最大值和次大值，并且次大值與第三大值的比值大于比值閾值K，則判斷dI中最大值和次大值的節點編號所在的線路為故障線路，否則，返回步驟1。

2.根據權利要求1所述的一種基于節點故障注入電流的輸電線路故障檢測方法，其特征在于，所述的比值閾值K為3～5。