基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，属于电力系统继 电保护技术领域。 技术背景
[0002] 随着配电网综合自动化技术的发展和用户对供电质量要求的不断提高，传统配电 网继电保护技术已不能满足其日益增长的需求，故需要深入研究配电网故障选线与故障测 距新方法。国内外很多学者对配电网故障选线进行了大量研究并研制出相关的故障选线装 置，但其故障测距的研究相对较少且几乎没有馈线测距故障装置，因此，有必要对配电网馈 线故障测距进行更具体的研究。
[0003] 故障测距方法原理上大致可分为阻抗法、注入法和行波法。配电网馈线阻抗测距 法与高压输电线路阻抗测距法类似，都是利用故障距离与阻抗大小成正比的原理实现故障 测距的，它易受过渡电阻和系统运行方式的影响，测距精度相对于其他测距方法较低，但其 具有原理简单、投资少等优点，仍广泛应用于实际电力系统；注入法是通过故障后向系统注 入某种信号获取故障信息，从而实现故障测距，但其信号注入设备需要增加额外的资金投 入且注入信号的强度和检测等问题有待解决；行波法是目前研究较多的一类测距方法，它 是利用电压、电流行波在故障点及母线之间传播的时间来确定故障距离的，其测量精度一 般高于阻抗测距法，但在识别故障点的反射行波和来自其他间断点的发生行波有一定的困 难；因此，不过哪种方法，都有待于更深入的研究。
[0004] 35kV及W下的配电系统一般采用小电流接地方式，即配电网发生单相接地故障后 接地电流很小，难W准确测量其幅值和方向，影响保护精度，但在配电网馈线发生两相相间 短路后，其故障电流很大，便于测量故障信号，有利于故障测距。由于配电网馈线发生小电 流接地故障后较易引发相间短路发生，而其故障测距研究较少，故有必要具体研究配电网 馈线相间短路故障测距。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于定位函数的配电网馈线相间故障测 距方法，具有较高的测量精度。
[0006] 该方法包括如下步骤：
[0007] 1. 一种基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，其特征在于：
[000引 1)相间故障发生前，在馈线保护安装处对立相电压和立相电流进行采样，得到采 样序列，并利用傅里叶算法分别计算=相电压向量和=相电流向量；
[0009] 2)相间故障发生后，由步骤1)所得的故障馈线故障前的S相电压向量和S相电 流向量计算得到负荷阻抗与线路阻抗的阻抗和，再减去线路阻抗得到负荷阻抗；
[0010] 3)根据不同的相间故障，选取相应的定位函数，并计算故障发生后故障馈线的= 相电压向量和立相电流向量；
[0011] 4)采用逐步捜索法，找到使定位函数取最小值的X，该X即为故障距离。
[0012] 2.根据权利要求1所述的基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，其特征 在于：在所述的步骤1)中，相间故障发生前，在馈线保护安装处W2000Hz的采样频率进行 实时数据采样，得到故障前馈线的S相电压序列Uapfp(n)、Ue^。(如、U。pfp(n)和S相电流序 列iA_Pre(n)、iB_Pre(n)、ic_Pre(n)和，n= 1，2, 3,......；利用傅里叶算法计算馈线的S相电 压向量和=相电流向量，具体算法如下；
[0013]
[0015] 其中，N= 40,为一个基波周期的采样点数，PK、分别表示馈线保护安 装处的=相电压向量和=相电流向量。
[0016] 3.根据权利要求1所述的基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，其特征 在于：相间故障发生后，在所述的步骤2)中，根据所得的故障馈线故障前的A相电压向量和 A相电流向量（或B相电压电流向量或C相电压电流向量）计算得到负荷阻抗与线路阻抗 的阻抗和，再减去线路阻抗得到负荷阻抗，具体计算如下：
[0017]
(3>
[00化]其中，的化、旬化、却he分别是故障发生前馈线保护安装处的；相电压向量， 分别是故障发生前馈线保护安装处的；相电流向量，Zwd为馈线的负 荷阻抗，L为馈线的线路全长，Zi为馈线的单位长度线路正序阻抗。
[0019] 4.根据权利要求1所述的基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，其特 征在于：对于不同的相间故障，选取相应的定位函数，具体的定位函数由公式（4)~（6)给 出：
[002；3] 其中，fAe(x)、fee(x)、fcA(x)分别为故障馈线的AB、BC、CA两相相间短路故障定位 函数，的、玲、馬.分别为故障馈线故障后的s相电压向量，/,、4、/<分别为馈线故障 后的S相电流向量，j为复数的虚部单位，imagO表示取复数的虚部数值，II表示求模，X为线路上某一点与保护安装处之间的距离，X的取值范围为零至线路全长。
[0024] 再利用傅里叶算法计算相间故障后故障馈线的S相电压向量和S相电流向量，具 体计算公式如下：
[00%] 其中，N= 40,为一个基波周期的采样点数，Wp的)、i(姆为故障后馈线保护安装 处的S相电压序列和S相电流序列，f入,。、/fp为其计算得到S相电压向量和S相电流向 量。
[0027] 5.根据权利要求1所述的基于定位函数的配电网馈线相间故障测距方法，其特征 在于：取X的初值为0,W0. 01km逐步增加X至线路全长，再将每一个X全部代入定位函数 进行计算，捜索出定位函数取最小值的X，该X即为故障距离。
[0028] 本发明所达到的有益效果为：
[0029] 本发明是利用过渡阻抗虚部为零（即电抗为零）的特点来推导故障定位函数，首 先利用故障前馈线=相电压电流信号和线路阻抗计算故障馈线的负荷阻抗，然后利用故障 馈线短路两相形成的回路列写方程，推导出过渡电阻的表达式，根据其电抗为零捜索出故 障距离，实现故障测距。该方法原理上完全不受过渡电阻的影响，只需要本地测量电压电流 信号，简单易行，试验结果表明，该方法很好地克服了过渡电阻的影响，具有较高的测距精 度。
【附图说明】
[0030] 附图1是本发明实施例的lOkV配电网系统模型的示意图。
[0031] 附图2是基于定位函数的输电线路单端故障测距流程图。
【具体实施方式】
[0032] 本发明提出的基于输电线路故障类型的单端故障测距方法实施例详细说明如 下：
[003引如附图1所示，应用本发明方法的配电网模型示意图为一lOkV单端电源供电系 统，图中共有4条馈线，馈线长度分别为9km、6km、13km、10km，为了简便，实施例中的馈线线 路参数设为相同，岛、鳥、马T为电源S相电压，ZA、Ze、Zc为S相电源系统阻抗，Lc为带电 感的消弧线圈，X