专利名称：输电线基于贝瑞隆模型的测距方法
技术领域：
本发明涉及电力系统输电线路继电保护领域，特别是涉及一种输电线故障测距和保护方法。
背景技术：
特高压输电线一般距离很长，分布电容很大，输电线故障时的波过程使得故障点的距离不再与该点到保护安装处之间线路的串联阻抗成正比，这破坏了常规故障测距和距离保护的理论基础。使得测距和保护精度大大降低，难以满足特高压输电线故障测距的要求。
贝瑞隆模型是建立在输电线上电磁波传播过程之上的准确模型。郭征，贺家李发表在《电力系统自动化》2004，28(11)的论文“输电线纵联差动保护的新原理”对贝瑞隆模型做了介绍。采用贝瑞隆模型进行故障计算自然的考虑了分布电容的影响，基于此模型的距离保护自动地计入了分布电容电流，因此计算结果是准确的。
发明内容
本发明正是为了针对现有技术的缺陷，提出一种基于贝瑞隆模型的故障测距和保护方法，通过采用本发明的测距方法，确保特高压输电线的故障测距和保护具有很高的精度。
本发明采用的测距方法，包括下列步骤(1)在发生线路故障时，利用选相元件选出故障相；(2)根据线路长度和精度要求，确定计算步长；(3)采用贝瑞隆模型，对故障相电压或故障相间电压按步长进行计算，得出线路上各点的电压，寻找线路上电压最小的点，即为测得的故障点；其中，对于三相故障，只算其中一相电压；对于单相故障，计算故障相电压；对于两相故障，计算故障环相间电压。
由于贝瑞隆模型在近处故障时测距和保护受到限制，对于首端和尾端附近的输电线，采用常规方法进行故障测距，对于其他部位的线路，采用该种测距方法。
本发明具有如下优点1)本发明提出的故障测距方法，不受线路分布电容的影响，特别适用于超高压和特高压长距离输电线路作为后备保护和故障测距；2)本发明提出的方法，具有很高的精度，随着采样频率的增加和计算步长的增加，保护的精度进一步提高。
图1为线路范围内无故障时电压分布；图2为线路范围内有故障时电压分布。
具体实施例方式
利用贝瑞隆模型可以根据输电线始端电压和电流计算线路上任一点的电压和电流。发明人在利用贝瑞隆模型研究特高压输电线的距离保护中发现，如果线路上没有故障，或线路外部有故障，则线路必然满足贝瑞隆模型，计算所得的电压、电流必然均匀变化，如图1所示。但如果线路上发生故障，则在故障点处的贝瑞隆模型被破坏，这点相应的相电压(单相接地短路)或相应相间电压(相间短路)必然等于零(无过渡电阻)或最小(有过渡电阻)如图2所示。但在故障点与保护安装点之间线路仍然是均匀的，满足贝瑞隆模型，计算所得的电压仍然是均匀变化的。由于故障点有反射和折射，贝瑞隆模型被破坏，在故障点后，计算所得的电压变化直线也将发生折射。因此，根据电压变化折线的最低点可以求得故障的距离并可实现距离保护。
本发明的故障测距方法是基于上述研究结果提出的。在线路发生故障时，起动保护，利用选相元件选出故障相，开始对故障相电压或故障相间电压用贝瑞隆模型按一定步长进行计算，得出线路上各点的电压。在三相故障时，只算其中一相电压进行判断即可；单相故障时，计算故障相电压(例如A相电压KA)；两相故障时，计算故障环相间电压，用相间电压来判断，如B、C两相故障时，计算|KBC|＝|KB-KC|。可知会在故障点处出现最小的电压值，用曲线来表示就是斜率由负变正。即曲线在故障点前先是下降过了故障点曲线又开始上升。通过程序准确找到电压最小的这一点，即测得故障距离。由于采样率受硬件水平的影响，不可能取得太高，贝瑞隆模型在近处故障时测距和保护受到限制。针对这个问题，可附加一段常规测距和常规距离保护，予以解决。
通过数字仿真可知，该原理具有良好的特性。如果计算步长足够小，测距和保护具有极高的精度，可准确测得故障点的位置。
需要说明的是，这里以本发明的实施例为中心展开了详细的说明，所描述的优选方式或具体实施方式
，应当理解为本说明书仅仅是通过给出实施例的方式来描述发明，实际上在系统构成和使用的某些细节上会有所变化，这些变化和应用都应该属于本发明的范围内。
权利要求
1.一种输电线基于贝瑞隆模型的测距方法，其特征在于，包括下列步骤(1)在发生线路故障时，利用选相元件选出故障相；(2)根据线路长度和精度要求，确定计算步长；(3)采用贝瑞隆模型，对故障相电压或故障相间电压按步长进行计算，得出线路上各点的电压，寻找线路上电压最小的点，即为测得的故障点；其中，对于三相故障，只算其中一相电压；对于单相故障，计算故障相电压；对于两相故障，计算故障环相间电压。
2.根据权利要求1所述的测距方法，其特征在于对于首端和尾端附近的输电线，采用常规方法进行故障测距，对于其他部位的线路，采用该种测距方法。
全文摘要
本发明涉及一种输电线故障测距和保护方法，包括下列步骤在发生线路故障时，利用选相元件选出故障相；根据线路长度和精度要求，确定计算步长；采用贝瑞隆模型，对故障相电压或故障相间电压按步长进行计算，得出线路上各点的电压，寻找线路上电压最小的点，即为测得的故障点。本发明提出的故障测距方法，精度高，不受线路分布电容的影响，特别适用于超高压和特高压长距离输电线路作为后备保护和故障测距。
文档编号G01R31/02GK1804650SQ20061001311
公开日2006年7月19日 申请日期2006年1月24日 优先权日2006年1月24日
发明者贺家李, 薛士敏 申请人:天津大学