无需故障前电压记忆的线路相间故障定位方法

摘要

本发明公开了一种无需故障前电压记忆的线路相间故障定位方法。本发明方法首先测量输电线路保护安装处的两故障相电压突变量、两故障相电流突变量和正常相电压，利用正常相电压计算输电线路正常运行时的故障相间电压，然后利用线路故障后相间短路故障点电压突变量幅值(即等于输电线路正常运行时的故障相间电压幅值)最大且由相间短路故障点向输电线路两端单调递减这一特性实现线路相间短路故障单端定位。本发明方法无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路。本发明方法在保护出口相间短路故障时无故障测距死区，原理上消除了过渡电阻和负荷电流对单端故障测距精度的影响，具有很高的测距精度。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种无需故障前电压记忆的线路相间故障定位方法。

背景技术

单端故障测距方法仅利用输电线路一端电气量进行故障定位，无须通讯和数据同步设备，运行费用低且算法稳定，在输电线路中获得广泛应用。单端故障测距方法主要分为行波法和阻抗法。行波法利用故障暂态行波的传送性质进行单端故障测距，精度高，不受运行方式、过度电阻等影响，但对采样率要求很高，需要专门的录波装置，应用成本高。阻抗法利用故障后的电压、电流量计算故障回路阻抗，根据线路长度与阻抗成正比的特性进行单端故障测距，简单可靠，但故障测距精度受到过渡电阻和负荷电流等因素影响严重，尤其过渡电阻较大时，阻抗法测距结果会严重偏离真实故障距离，甚至出现故障测距失败或故障测距结果超出线路全长，无法提供准确的故障位置信息，导致故障巡线困难，不利于输电线路故障快速排除和线路供电快速恢复。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种保护正向出口相间短路故障时无故障测距死区，无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路，故障测距精度不受过渡电阻和负荷电流影响，具有很高测距精度的线路相间故障定位方法。

无需故障前电压记忆的线路相间故障定位方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

(1)保护装置测量输电线路保护安装处的两故障相电压突变量和两故障相电流突变量测量正常相电压其中，φαβ为BCA或CAB或ABC相；

(2)保护装置计算输电线路正常运行时的φα相间电压其中，φαβ为BCA或CAB或ABC相；j为复数算子；

(3)保护装置选取故障距离初始值为x，以固定步长Δx递增即x＝x+Δx，依次计算输电线路上每一点处的定位压差函数$>g\left(x\right)\left|\right|\Delta {\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\phi }}-\Delta {\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\alpha }}-x{z}_1(\Delta {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\phi }}-\Delta {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\alpha }})|-|-j\sqrt{3}{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\beta }}\left|\right|,$>直至输电线路全长；其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；j为复数算子；

(4)保护装置选取输电线路上定位压差函数$>g\left(x\right)\left|\right|\Delta {\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\phi }}-\Delta {\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\alpha }}-x{z}_1(\Delta {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\phi }}-\Delta {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\alpha }})|-|-j\sqrt{3}{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\beta }}\left|\right|$>值最小对应的点为输电线路相间短路故障点。

本发明的特点及技术成果：

本发明方法无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路。本发明方法利用线路故障后相间短路故障点电压突变量幅值(即等于输电线路正常运行时的故障相间电压幅值)最大且由相间短路故障点向输电线路两端单调递减这一特性实现线路相间短路故障单端定位，在保护出口相间短路故障时无故障测距死区，原理上消除了过渡电阻和负荷电流对单端故障测距精度的影响，具有很高的测距精度。

附图说明

图1为应用本发明的线路输电系统示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

图1为应用本发明的线路输电系统示意图。图1中CVT为电压互感器、CT为电流互感器。保护装置测量输电线路保护安装处的两故障相电压突变量和两故障相电流突变量测量正常相电压其中，φαβ为BCA或CAB或ABC相。

保护装置利用线路相间短路故障后的正常相电压实时计算出线路相间短路故障前的故障相间电压，即利用正常相电压实时计算输电线路正常运行时的φα相间电压其中，φαβ为BCA或CAB或ABC相；j为复数算子。

输电线路发生φα相间短路故障后，φα相间短路故障点的相间电压突变量幅值等于输电线路正常运行时的φα相间电压幅值且φα相间短路故障点的相间电压突变量幅值由φα相间短路故障点向输电线路两端单调递减，根据这一特性提出输电线路相间故障单端定位搜索步骤依序如下：

(1)保护装置选取故障距离初始值为x，以固定步长Δx递增即x＝x+Δx，依次计算输电线路上每一点处的定位压差函数$>g\left(x\right)\left|\right|\Delta {\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\phi }}-\Delta {\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\alpha }}-x{z}_1(\Delta {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\phi }}-\Delta {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\alpha }})|-|-j\sqrt{3}{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\beta }}\left|\right|,$>直至输电线路全长；其中，z₁为单位长度输电线路正序阻抗；j为复数算子。

(2)保护装置选取输电线路上定位压差函数$>g\left(x\right)\left|\right|\Delta {\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\phi }}-\Delta {\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\alpha }}-x{z}_1(\Delta {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\phi }}-\Delta {\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{m\alpha }})|-|-j\sqrt{3}{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{m\beta }}\left|\right|$>值最小对应的点为输电线路相间短路故障点。

本发明方法无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路。本发明方法利用线路故障后相间短路故障点电压突变量幅值(即等于输电线路正常运行时的故障相间电压幅值)最大且由相间短路故障点向输电线路两端单调递减这一特性实现线路相间短路故障单端定位，在保护出口相间短路故障时无故障测距死区，原理上消除了过渡电阻和负荷电流对单端故障测距精度的影响，具有很高的测距精度。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。