专利名称：相量与零序量结合实现输电线路双端测距方法
技术领域：
本发明涉及电力系统领域，更具体地涉及电力系统故障测距的方法，是利用线路 两端的相电流和电压及零序电流和零序电压，线路本身的分布参数判断输电线路故障 位置的方法。
背景技术：
输电线路是电力系统发电、输送电等的基本设备，在电力系统中占有非常重要的 地位。输电线路故障时，若能快速准确的进行故障定位，不仅有助于及时修复故障线 路，保证电力系统可靠供电，而且对电力系统的安全稳定和经济运行都十分重要。
目前，输电线路故障测距的方法可分为单端测距和双端测距两种方法。利用单端 量测距方法不受线路通道条件的限制，但受到太多因素的影响而导致测距不准确，比如 过渡电阻对前者的影响就很难消除，而且线路模型是采用集中参数模型，测距算法从原理 上很难达到高精确度。
目前，双端测距算法可以分为基于集中参数模型的测距算法和基于分布参数模型的测 距算法。基于集中参数模型的算法又可以分为考虑分布电容和不考虑分布电容两种。从原 理上来讲，采用分布参数模型要比采用集中参数模型更加精确，特别是对于高压长线路。 带来的问题是方程的求解比较复杂，计算量大，对于某些迭代式的算法而言，还存在求解 双曲函数的问题，计算结果极有可能发散，从而导致测距失败。采用集中参数的算法当中， 考虑分布电容显然要比不考虑分布电容精确，对于短线，可以忽略分布电容的影响，但对 于中长线路，不考虑分布电容会带来较大的误差。
发明内容
对于特高压长线路，由于线路分布电容电流的影响巳经不能忽略，因此，传统的 以集中参数为依据，在线路首端利用单端量进行故障测距的算法己不能满足现有电力 系统对故障定位的要求，因此，需要一种新的，简单的双端故障测距元件，在现有条 件下实现更加准确的双端测距算法，以满足电力系统的需求。
本发明的技术方案如下
首先利用现有同步算法将两端电流和电压调整到同步，
线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值； 通过傅氏算法求出三相电流和电压的相量形式；
通过变换由两侧三相电流和电压计算出两侧m，n的零序电流乙。、/"。、零序电压 K。、 R。；零序分量的通用计算公式如下
/0 =(/a+/6+/e)/3;
式中/。,C/。为所得零序电流和零序电压，m,c/。,^,c4,为经过傅氏滤波所得
三相电流和三相电压；
再根据系统故障情况利用相电流和电压，结合故障时得零序电流和零序电压进行
测距；
式中下标增加^表示相别，0 ="》，c， ， m表示线路两侧； Z^为线路正序波阻抗；
A为线路的传播常数；
,f^，U—分别表示"侧和附侧的相电流、"恻和w侧的相电压；
/表示保护范围线路的长度，需事先给定，单位为km;
X为故障点到线路n端的距离，单位为km;
式(1)由于去除了零序电流和零序电压，因此，对于以下结论成立；
1) 对于单相接地和相间接地等故障，由于去除了零序分量的影响，因此，原理
对于每一相所测故障距离都为正确的故障距离；
2) 对于相间故障，原理对于与故障有关的相别都成立；对于与故障相无关的相
另lj，由于在每一点由两端保护安装处折算至该点的两端电压都相等，因此，
公式无解；
3) 对于三相故障，由于每一相都有故障有关，因此对于每一相该原理所测故障
距离都是准确的故障点到保护安装处的距离。 4) 由于原理中去除了零序分量，因此，对于经高阻接地故障和故障点经电弧接地时 的测距准确性有很大的提高。
5) 从以上分析可以看出，该原理对于任何故障皆可以适用；
图1显示了线路保护及变量位置示意图。
具体实施方案
如图1所示，显示了线路保护装置安装位置及计算表示量。
其中X为故障点到n端的距离，单位为km，线路n、 m两端的任一相电流和相 电压及零序电流和零序电压分别为，， ^， i/m- ， / 。， /m。 ， f/ 。， c/m。 ， -表示相别，
—"&， /表示保护范围线路的长度，以km为单位。
首先利用已经成熟的采样时标调整同步算法将两端数据同步，比如利用目前比较 熟知的采样标号同步法实现两侧保护装置的同步；
通过傅氏算法求出本侧三相电流和三相电压的傅氏形式，以及通过光纤通讯网接 收对侧保护同步采样并经滤波计算得到的电流、电压的相量形式；
利用滤序算法计算出线路两端的零序电压和零序电流^。,t/，"。,/"。,/^，线路正(负)
序波阻抗Z^和正(负)序传播常数^可根据事先给定参数按如下公式先行计算，
zcl = V^T7^y^T7^),^ = ^0, + (gl + /"C,);式中^为线路单位
长度电阻，A为线路单位长度感抗，&为导线对地的单位长度的电导(一般比较小，可忽 略)，q为线路单位长度电容;因线路的正序和负序元件相等，因此,在负序测距计算公式中， 可用正序波阻抗Zel和正序传播常数y,; 利用相量计算故障位置公式如下
一5 ((V。H^))+((V^)zd"f (1)
上式中下标增加-表示相别，<^《&,C， "， W表示线路两侧； ^,为线路正序波阻抗； ^为线路的传播常数；
^,^,tVU—分别表示"侧和w侧的相电流、"侧和m侧的相电压；
/表示保护范围线路的长度，需事先给定，单位为km; X为故障点到线路n端的距离，单位为km;
对于单相接地故障，由于去除了零序分量的影响，因此，公式对于每一相都成立， 对于相间或相间接地故障，对于与故障有关的相都成立，对于三相故障，每一相都成 立。由于原理中对于每一相去掉了零序电流及零序电压的影响，因此，对于在高阻接地 故障和接地点不良时的测距准确性有很大的提高，因此可适用于任何故障的测距元件。
与目前所用测距算法相比，该算法不受线路互感，不受故障点过渡电阻等影响， 且不受系统电源阻抗及负荷电流的影响，且由于零序分量只是简单的三个相的相量相 加，因此，计算简单，该方法无论对对称故障也好，非对称故障也好，都能适用。而 且由于所用数据或者为己知，或者为故障后能长期存在的量，因此，只要故障存在， 该公式即可适用。
与目前所用双端测距算法相比，由于公式中所用为标准自然指数和对数，因此，从 现有计算基础上，已有标准运算。理论与实际表明，该算法对测距精度有很大的提高。
权利要求
1.一种在电力系统中通过两端电流和电压以及利用输电线路分布参数对故障进行测距的方法，该方法包括如下步骤利用同步算法将两端电流和电压调整到同步；线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值；通过傅氏算法求出三相电流和三相电压的相量形式，下标a，b，c分别表示三相中的一相；通过变换由两侧三相电流和电压计算出两侧m，n的零序电流Im0、In0、零序电压Um0、Un0；零序分量的通用计算公式如下I0＝(Ia+Ib+Ic)/3；U0＝(Ua+Ub+Uc)/3；式中I0，U0为所得零序电流和零序电压，Ia，Ib，Ic，Ua，Ub，Uc，为经过傅氏滤波所得三相电流和三相电压；由两端同相的相电流、相电压和零序电流、零序电压得故障测距如下
全文摘要
本发明涉及电力系统领域中继电保护的方法。公开了在电力系统的通过两端同步采样电流和电压，根据故障点两端相电压相等的办法，利用去掉零序电流及零序电压的相电流和相电压实现双端故障测距的方法。该方法包括如下主要步骤线路保护装置对线路本侧电流互感器二次电流和电压互感器二次电压采样得到相应的电流和电压瞬时值，通过傅氏算法求出本侧三相电流和三相电压的傅氏形式，以及通过光纤通讯网接收对侧保护同步采样并经滤波计算得到的相电流、相电压的相量形式，利用故障点两侧相电压相等的条件，得出保护安装处至故障点的距离。该方法不受线路运行方式电源阻抗及过渡电阻的影响，理论和实践证明，该方法对输电线路故障测距的准确性有很大的提高。
文档编号G01R31/08GK101183133SQ20071017835
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月29日 优先权日2007年11月29日
发明者伍叶凯, 徐振宇, 杜兆强, 魏会利, 黄少锋 申请人:北京四方继保自动化股份有限公司