[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

本發明公開了一種基于節點故障注入電流的輸電線路故障檢測方法，屬于電力系統故障檢測技術領域。將電網分成幾個區域，按照間隔母線策略布置同步相量測量裝置，計算每個區域的所有邊界節點的電流的矢量和的幅值，如果該幅值大于區域故障閾值，就判斷該區域為故障區域；收集保護啟動時刻后每個采樣時刻時故障區域的各邊界節點的正序電壓和電流，分別計算各節點的電壓故障分量、節點注入電流故障分量，構造和獲得故障區域的節點故障注入電流向量，根據該向量中故障線路兩端節點的故障注入電流很大的特點，建立基于節點故障注入電流的輸電線路故障檢測判據。主要用于輸電線路故障檢測。

技術領域

本發明屬于電力系統線路故障檢測技術領域。

背景技術

近年來，隨著同步相量測量技術的不斷發展，同步相量測量單元(phasormeasurement unit，PMU)因為時間同步性高、更新周期短、測量準確度高等優點在電力系統中得到了廣泛應用，為輸電線路故障檢測提供了新手段。現有的輸電線路故障檢測方法絕大部分都需要全局布置PMU，而PMU的造價昂貴，考慮到經濟性，研究間隔母線布置PMU下的輸電線路故障檢測方法，具有較好的工程意義。

王波,江全元,陳曉剛,等.基于同步電壓相量的故障定位新方法[J].電力系統自動化(11):39-43，該文獻基于故障分量網絡，通過定義故障點的匹配指標，基于該指標，采用遍歷搜索的方法確定故障點。Quanyuan Jiang,Xingpeng Li,Bo Wang,PMU-Based FaultLocation Using Voltage Measurements in Large Transmission Networks[J].IEEETransactions on Power Delivery,27(3):1644-1652，該文獻基于PMU安裝處與故障點之間轉移阻抗以及PMU安裝處的電壓變化量，提出了故障點注入電流的估計方法，并構造相應定位函數，為了提高搜索效率，提出了先確定故障區域再定位故障點的方法。但是以上方法均需要迭代求解，搜索計算量大，且定位精度受到迭代步長的影響。

羅深增，李銀紅，陳博，等.計及PMU最優配置的輸電線路廣域自適應故障定位方法[J].中國電機工程學報，2016，36(15)：4134-4144，該文獻在有限PMU策略下利用分布參數模型，推算故障點的電壓電流，從故障通路純電阻性角度建立方程，準確求得故障點的位置，但是其方法的計算過程較為復雜。

發明內容

本發明的目的是提供了一種基于節點故障注入電流的輸電線路故障檢測方法，它能有效地解決各種故障情景下檢測故障線路且不會受到故障位置、故障類型、過渡電阻影響的技術問題。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：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；