专利名称：一种基于分布参数模型的距离保护方法
技术领域：
本发明涉及电力系统输电线路继电保护领域，特别涉及一种基于分布参数 模型的距离保护方法。
背景技术：
距离保护作为线路保护的基本组成部分，其工作性能对电力系统的安全稳 定运行有着至关重要的作用。随着电力系统规模的扩大，高电压远距离输电线 路日益增加，对距离保护的要求也越来越高。目前微机距离保护多采用简化的参数模型(R-L模型)， 一般只能用于较短 线路。对于特高压长距离输电线路，分布电容电流以及故障过程中的谐波对距 离保护的精确计算影响很大，容易造成距离保护的暂态超越。为了加快保护动 作速度、提高保护性能，保护工作者提出了多种变数据窗算法，但是反应工频 量的快速距离保护采用短数据窗算法受暂态分量影响较大。而且目前采用的保 护范围的反时限特性具有一定的盲目性，不利于远端故障快速切除。鉴于上述问题，在其基础上出现了两种距离保护实现方法，但由于存在如下问题而无法得到应用1) 利用输电路线n模型的距离保护，因为增加了电容支路，相应的方程阶 数增加，这对解微分方程算法的数值稳定性会带来不利的影响，即测量阻抗的 稳定性差。2) 利用输电线路分布参数贝瑞隆模型的距离保护，不受分布电容的影响， 全线测距精度较高，但是需要很高的采样频率，计算量大，对硬件要求高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于分布参数模型的距离保护方法，以克服现 有距离保护存在的受分布电容电流和谐波影响的问题。为克服现有技术存在的问题，本发明提出的技术方案是 一种基于分布参 数模型的距离保护方法，是利用分布参数模型将保护安装处的电压、电流补偿到距离I段末端，将距离I段末端至故障点间的线路简化为R-L模型，通过解 微分方程，确定故障存在于区内还是区外。上述方法的具体步骤是在分布参数模型中，用保护安装处电压电流计算出距离I段末端的A、 B、C三相补偿电压和电流值；以距离I段末端为测量点，将距离I段末端至故障 点间的线路简化为R-L模型，应用解微分方程法进行测距；如果测距结果为正， 则故障位于保护范围之外；如果测距结果为负且方向元件为正方向，则故障位 于保护范围之内。与现有技术相比，本发明的优点是与基于输电线路R-L模型的距离保护 相比不受分布电容电流和谐波的影响;与基于输电线路k模型的距离保护相比， 故障判别的可靠性高；与现有的基于贝瑞隆模型的距离保护相比，该方法对采 样率要求低，计算量小，对距离保护装置的硬件要求不高。
图l是分布参数线路模型图；图2是区外故障模型图；图3是区内故障模型图；图4是线路微机保护的硬件结构框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。本方法的具体步骤是对于具有分布参数的输电线，假定电流的正方向如图l所示，由描述输电线路波过程的微分方程推导可得，距线路m端长度为/处的电压、电流分别为<formula>formula see original document page 4</formula> ( 2 ) <formula>formula see original document page 4</formula>式中，/为沿线任意一点到m点的距离；" 、 ^为m端的电压电流；M、 z为距m 端/处的电压、电流；R、 L、 C分别为单位长度的电阻、电感和电容；^1/#为 波沿线的传播速度；z,V^为线路的特性阻抗。将距离I段的保护长度/,。,代入式(1)、 (2)得到补偿电压、电流t/和z'。<formula>formula see original document page 5</formula>区外故障时，如图2所示，补偿电压电流"'、，'为距离I段末端的电压、电流。将距离I段末端到故障点间的线路简化为R-L模型，得下式(5)式中，^为距离I段末端到故障点的距离，《为过渡电阻，《为补偿电流的故 障分量。式(5)中只有&和A两个未知量。故障后，用故障暂态过程中2个采样点的测量值建立2个与式(5)对应的方程。求解由这2个方程组成的线性方程 组，可以得到距离I段末端到故障点的距离Ag。为了得到更精确的解，以一段数据窗长度的采样点为数据，用最小二乘法求出&。因为&是距离I段末端 到故障点的距离，A/恒为正，所以，区外故障时，由最小二乘法算出的A一o。 区内故障时，如图3所示。式(3)、 (4)过补偿了故障点到距离I段末端 间的线路。将这段线路简化为R-L模型，得将式(7)代入式(6)得~ +(8)式中&为故障点到距离I段末端的距离，A/直为正。则由最小二乘法算出的 -Ag<。。设由最小二乘法计算出的结果为z^。由以上推导知，区外故障时， >0;距离I段末端故障时，％=0;区内故障时， <0。因此，基于分布参数模型的时域距离保护判据为 "。,々0 区外故障&<0 区内故障上述分析表明，本发明基于精确的输电线路分布参数模型，将保护安装处 的电压电流补偿到距离I段末端，将补偿电压电流应用解微分方程法计算故障 距离。区外故障时，&々0;区内故障时，％<()，因此，通过判定&的大小即可准确判断线路故障是否发生在距离保护的保护范围内。本发明采用分布参数 模型能克服分布电容电流产生的影响，应用解微分方程法计算故障距离计算速 度快。依据该方法构建的距离继电器参见图4。虚线框内为本发明的硬件结构框 图，由数据采集系统、微机主系统、输入输出系统三部分构成，本发明的判别 方法通过编制程序在DSP芯片中实现。输入量为电压和电流，由系统电流互感器TA和电压互感器TV 二次获得。 图中虚框内为本发明的硬件结构框图。本发明的核心内容经编制程序，在微机 系统中给以实现。A、 B、 C三相电压、电流的模拟量输入信号经低通滤波、采 样保持和A/D转换后，得到A、 B、 C三相电压、电流的采样值。对A、 B、 C三 相电压和电流相量进行相-模变换，将A、 B、 C三相电压电流相量转换为l模、 2模、0模量。在分布参数模型中，用模量电压、电流值计算距离I段末端的补 偿电压、电流模值。对补偿电压电流模值进行相-模反变换，计算得到距离I 段末端的补偿电压、电流相量。将距离I段末端至故障点间的线路简化为R-L 模型，再应用解微分方程法进行计算，最后以计算结果确定区内外故障。
权利要求
1、一种基于分布参数模型的距离保护方法，是利用分布参数模型将保护安装处的电压、电流补偿到距离I段末端，将距离I段末端至故障点间的线路简化为R-L模型，通过解微分方程，确定故障存在于区内还是区外。
2、如权利要求1所述的一种基于分布参数模型的距离保护方法，其特征在于所述方法的具体步骤是，在分布参数模型中，用保护安装处电压电流计算 出距离I段末端的A、 B、 C三相补偿电压和电流值；以距离I段末端为测量点，将距离I段末端至故障点间的线路简化为R-L模型，应用解微分方程法进行测 距；如果测距结果为正，则故障位于保护范围之外；如果测距结果为负且方向 元件为正方向，则故障位于保护范围之内。
全文摘要
本发明涉及电力系统输电线路继电保护领域，特别涉及一种基于分布参数模型的距离保护方法。本发明的目的是要克服现有距离保护存在的受分布电容电流和谐波影响的问题。为克服现有技术存在的问题，本发明提出的技术方案是利用分布参数模型将保护安装处的电压、电流补偿到距离I段末端，将距离I段末端至故障点间的线路简化为R-L模型，通过解微分方程，确定故障存在于区内还是区外。本发明的优点是与基于输电线路R-L模型的距离保护相比不受分布电容电流和谐波的影响；与基于输电线路π模型的距离保护相比，故障判别的可靠性高；与现有的基于贝瑞隆模型的距离保护相比，对采样率要求低，计算量小，对距离保护装置的硬件要求不高。
文档编号H02H7/26GK101242094SQ200810017499
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月3日 优先权日2008年2月3日
发明者索南加乐, 贠保记, 嘉 顾 申请人:西安西瑞保护控制设备有限责任公司;西安交通大学