[發明專利]風力發電輸電系統線路單相接地故障定位方法

在審

• 申請號: 202011097783.1
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112269144A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 馮仰敏;譚光道;楊沛豪;王羚宇;吉成珍;常洋濤;楊洋;李陽
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種風力發電輸電系統線路單相接地故障定位方法，包括：根據風力發電輸電系統線路單相接地短路回路阻抗或電抗與測量點到故障點的距離成正比，得到測量阻抗表達式；將測量端電壓與零序電流、正序阻抗、過渡電阻建立數學模型；根據測量端流過電流與過渡電阻流過零序電流之間夾角很小，將測量端電壓數學模型進行化簡；為了消除過渡電阻對故障測距的影響，對測量端電壓化簡數學模型兩側同時×I₀^*，即零序電流共軛復數，并只取虛部，通過測量阻抗與線路阻抗的比值，定位出故障點的位置，通過計算線路故障距離占線路總距離的百分比m，確定風電輸電線路故障點所在位置。本發明通過阻抗測距法定位風力發電輸電系統線路單相接地故障點。

技術領域

本發明涉及一種風力發電輸電系統線路單相接地故障定位方法，通過阻抗測距法定位風力發電輸電系統線路單相接地故障點，通過消除過渡電阻相使阻抗測距故障定位更加準確。

背景技術

隨著風力發電等新能源系統容量不斷增加，風電35kV輸電線路日趨復雜，且多分布于不好檢修的山川地形，這無疑為線路故障定位與排查帶來了新的挑戰。單相接地故障作為一種輸電線路常見故障，可以占到全部線路故障的90％，如何在風電35kV輸電線路中快速定位單相接地故障，排查并解決故障，防止其蔓延，確保系統穩定性，已經成為當今風力發電輸電線路研究領域的重點。

目前廣泛應用的接地故障測距方法分為：行波測距法和阻抗測距法。行波測距法是利用線路故障點發出的電流、電壓行波信號，計量該信號到達檢測點的時間來確定故障點位置。但在風電輸電線路實際系統中，線路長度、參數往往不盡相同，這就會對行波傳輸造成影響，同時檢測點對于行波數據處理會有一定延時，這就造成測距結果存在差異，無法準確定位故障。阻抗測距法是利用阻抗繼電器原理進行單端故障測距，方法是利用故障點發出的電壓、電流量計算故障回路阻抗，通過比較回路阻抗來確定故障位置。阻抗測距法用到的電壓、電流量可以通過故障錄波器或繼電器記錄得到，無需新增設備，成本可以得到很好控制，而且不受通信條件限制。但是在阻抗測距法實際應用中，實際測量數據受到過渡電阻的影響。

發明內容

本發明針對風電輸電線路最常見接地故障——單相短路，分析風電35kV輸電線路單相接地故障向量；研究含有過渡電阻的阻抗測距方法；提出一種對測量得到的電流、電壓數據進行共軛運算，消除過渡電阻相，使故障定位更加準確的方法。

本發明采取如下技術方案來實現的：

風力發電輸電系統線路單相接地故障定位方法，包括以下步驟：

1)根據風力發電輸電系統線路單相接地短路回路阻抗或電抗與測量點到故障點的距離成正比，得到測量阻抗表達式；

2)將步驟1)中測量端電壓與零序電流、正序阻抗、過渡電阻建立數學模型；

3)根據測量端流過電流與過渡電阻流過零序電流之間夾角很小，將步驟2)測量端電壓數學模型進行化簡；

4)為了消除過渡電阻對故障測距的影響，對步驟3)測量端電壓化簡數學模型兩側同時×I₀^*，即零序電流共軛復數，并只取虛部，通過測量阻抗與線路阻抗的比值，定位出故障點的位置，通過計算線路故障距離占線路總距離的百分比m，確定風電輸電線路故障點所在位置。

本發明進一步的改進在于，步驟1)根據風力發電輸電系統線路單相接地短路回路阻抗或電抗與測量點到故障點的距離成正比，得到測量阻抗表達式：

其中：M端為測量端，Z_M表示測量阻抗；為M端測量電壓、電流；mZ_L為故障線路阻抗；為過渡電阻流過電流；R_f為故障點過渡電阻。

本發明進一步的改進在于，，步驟2)的具體實現方法為：將步驟1)中測量端電壓與零序電流、正序阻抗、過渡電阻建立數學模型：