一种基于光纤通道的故障测距方法及测距装置与流程

本发明涉及电力系统故障测距技术领域，尤其涉及一种基于光纤通道的故障测距方法及一种基于光纤通道的故障测距装置。

背景技术：

在高压电网中，现有的故障测距技术通常是基于距离保护测量故障点的距离，或者是安装专用的行波测距装置测量故障点的距离。单个的距离保护因为测量误差、参数误差及过渡电阻等问题，测量故障点距离有一定的误差；而行波测距装置需要安装额外的行波测量设备，成本较高，且并未在电网中大规模使用。另外，行波测距收到电网超高压电网的干扰，增大了测量的误差。

因此，如何能够简单的实现故障测距成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于光纤通道的故障测距方法及一种基于光纤通道的故障测距装置，以解决现有技术中的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种基于光纤通道的故障测距方法，其中，两个变电站之间通过光纤通信通道连接，每个变电站上均设置有基于光纤通道的超高压线路光纤差动保护装置，针对发生在两个变电站之间的联络线路上的故障点，所述基于光纤通道的故障测距方法包括：

第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置采集与所述第一变电站的故障相关的电压电流数据，第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置采集与所述第二变电站的故障相关的电压电流数据；

所述第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置通过光纤通信通道获取所述第二变电站的故障相关的电压电流数据，所述第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置通过光纤通信通道获取所述第一变电站的故障相关的电压电流数据；

所述第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置根据采集到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第一变电站的距离，所述第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置根据采集到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第二变电站的距离。

优选地，所述第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置根据采集到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第一变电站的距离包括：

根据第一变电站的故障电压电流方程和第二变电站的故障电压电流方程得到：

和

其中，u1为所述第一变电站的故障电压，i1为位于所述第一变电站的故障电流，u2为所述第二变电站的故障电压，i2为所述第二变电站的故障电流，rf为过渡电阻，if为过渡电阻上的过渡电流，l1为所述故障点距离所述第一变电站的距离，l2为所述故障点距离所述第二变电站的距离，ll1为l1距离的电感，ll2为l2距离的电感；

将上述电压电流方程联立得到：

根据ll1+ll2＝l总，计算得到ll1和ll2；

根据线路单位长度参数，计算得到所述故障点距离所述第一变电站的距离l1。

优选地，所述第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置根据采集到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第二变电站的距离包括：

根据第一变电站的故障电压电流方程和第二变电站的故障电压电流方程得到：

和

其中，u1为所述第一变电站的故障电压，i1为位于所述第一变电站的故障电流，u2为所述第二变电站的故障电压，i2为所述第二变电站的故障电流，rf为过渡电阻，if为过渡电阻上的过渡电流，l1为所述故障点距离所述第一变电站的距离，l2为所述故障点距离所述第二变电站的距离，ll1为l1距离的电感，ll2为l2距离的电感；

将上述电压电流方程联立得到：

根据ll1+ll2＝l总，计算得到ll1和ll2；

根据线路单位长度参数，计算得到所述故障点距离所述第二变电站的距离l2。

作为本发明的第二个方面，提供一种基于光纤通道的故障测距装置，其中，两个变电站之间通过光纤通信通道连接，每个变电站上均设置有基于光纤通道的超高压线路光纤差动保护装置，针对发生在两个变电站之间的联络线路上的故障点，所述基于光纤通道的故障测距装置包括：

通过光纤通信通道连接的第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置和第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置，其中，

所述第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置包括：

第一变电站采集模块，所述第一变电站采集模块用于采集与所述第一变电站的故障相关的电压电流数据；

第一变电站获取模块，所述第一变电站获取模块用于通过光纤通信通道获取所述第二变电站的故障相关的电压电流数据；

第一变电站计算模块，所述第一变电站计算模块用于根据采集到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第一变电站的距离；

所述第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置包括：

第二变电站采集模块，所述第二变电站采集模块用于采集与所述第二变电站的故障相关的电压电流数据；

第二变电站获取模块，所述第二变电站获取模块用于通过光纤通信通道获取所述第一变电站的故障相关的电压电流数据；

第二变电站计算模块，所述第二变电站计算模块用于根据采集到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第二变电站的距离。

优选地，所述第一变电站计算模块包括：

第一变电站第一计算单元，所述第一变电站第一计算单元用于根据第一变电站的故障电压电流方程和第二变电站的故障电压电流方程得到：

和

其中，u1为所述第一变电站的故障电压，i1为位于所述第一变电站的故障电流，u2为所述第二变电站的故障电压，i2为所述第二变电站的故障电流，rf为过渡电阻，if为过渡电阻上的过渡电流，l1为所述故障点距离所述第一变电站的距离，l2为所述故障点距离所述第二变电站的距离，ll1为l1距离的电感，ll2为l2距离的电感；

第一变电站第二计算单元，所述第一变电站第二计算单元用于将上述电压电流方程联立得到：

根据ll1+ll2＝l总，计算得到ll1和ll2；

第一变电站第三计算单元，所述第一变电站第三计算单元用于根据线路单位长度参数，计算得到所述故障点距离所述第一变电站的距离l1。

优选地，所述第二变电站计算模块包括：

第二变电站第一计算单元，所述第二变电站第一计算单元用于根据第一变电站的故障电压电流方程和第二变电站的故障电压电流方程得到：

和

其中，u1为所述第一变电站的故障电压，i1为位于所述第一变电站的故障电流，u2为所述第二变电站的故障电压，i2为所述第二变电站的故障电流，rf为过渡电阻，if为过渡电阻上的过渡电流，l1为所述故障点距离所述第一变电站的距离，l2为所述故障点距离所述第二变电站的距离，ll1为l1距离的电感，ll2为l2距离的电感；

第二变电站第二计算单元，所述第二变电站第二计算单元用于将上述电压电流方程联立得到：

根据ll1+ll2＝l总，计算得到ll1和ll2；

第二变电站第三计算单元，所述第二变电站第三计算单元用于根据线路单位长度参数，计算得到所述故障点距离所述第二变电站的距离l2。

本发明提供的基于光纤通道的故障测距方法及故障测距装置，通过变电站的超高压线路光纤差动保护装置采集本变电站的相关电压电流数据，并通过光纤通信通道获取与该变电站通过光纤通信通道连接的另一个变电站的相关电压电流数据，然后根据这些电压电流数据进行计算，可以得到故障点与该变电站之间的距离。本发明提供的基于光纤通道的故障测距方法及故障测距装置相对于现有技术中的行波测距装置，成本低，无需在电网的所有变电站中大规模安装设备，且利用光纤差动保护的现有光纤通信通道进行通信，结构简单。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的基于光纤通道的故障测距方法的流程图。

图2为本发明提供的故障点在a站和b站之间的联络线上的示意图。

图3为本发明提供的计算故障点的计算逻辑图。

图4为本发明提供的基于光纤通道的故障测距方法中a站和b站通过光纤通信通道连接的示意图。

图5为本发明提供的基于光纤通道的故障测距装置的结构示意图。

图6为本发明提供的第一变电站计算模块的结构示意图。

图7为本发明提供的第二变电站计算模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的第一个方面，提供一种基于光纤通道的故障测距方法，其中，两个变电站之间通过光纤通信通道连接，每个变电站上均设置有基于光纤通道的超高压线路光纤差动保护装置，针对发生在两个变电站之间的联络线路上的故障点，如图1所示，所述基于光纤通道的故障测距方法包括：

s110、第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置采集与所述第一变电站的故障相关的电压电流数据，第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置采集与所述第二变电站的故障相关的电压电流数据；

s120、所述第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置通过光纤通信通道获取所述第二变电站的故障相关的电压电流数据，所述第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置通过光纤通信通道获取所述第一变电站的故障相关的电压电流数据；

s130、所述第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置根据采集到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第一变电站的距离，所述第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置根据采集到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第二变电站的距离。

本发明提供的基于光纤通道的故障测距方法，通过变电站的超高压线路光纤差动保护装置采集本变电站的相关电压电流数据，并通过光纤通信通道获取与该变电站通过光纤通信通道连接的另一个变电站的相关电压电流数据，然后根据这些电压电流数据进行计算，可以得到故障点与该变电站之间的距离。本发明提供的基于光纤通道的故障测距方法相对于现有技术中的行波测距装置，成本低，无需在电网的所有变电站中大规模安装设备，且利用光纤差动保护的现有光纤通信通道进行通信，结构简单。

作为一种具体地实施方式，所述第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置根据采集到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第一变电站的距离包括：

根据第一变电站的故障电压电流方程和第二变电站的故障电压电流方程得到：

和

其中，u1为所述第一变电站的故障电压，i1为位于所述第一变电站的故障电流，u2为所述第二变电站的故障电压，i2为所述第二变电站的故障电流，rf为过渡电阻，if为过渡电阻上的过渡电流，l1为所述故障点距离所述第一变电站的距离，l2为所述故障点距离所述第二变电站的距离，ll1为l1距离的电感，ll2为l2距离的电感；

将上述电压电流方程联立得到：

根据ll1+ll2＝l总，计算得到ll1和ll2；

根据线路单位长度参数，计算得到所述故障点距离所述第一变电站的距离l1。

所述第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置根据采集到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第二变电站的距离包括：

根据第一变电站的故障电压电流方程和第二变电站的故障电压电流方程得到：

和

其中，u1为所述第一变电站的故障电压，i1为位于所述第一变电站的故障电流，u2为所述第二变电站的故障电压，i2为所述第二变电站的故障电流，rf为过渡电阻，if为过渡电阻上的过渡电流，l1为所述故障点距离所述第一变电站的距离，l2为所述故障点距离所述第二变电站的距离，ll1为l1距离的电感，ll2为l2距离的电感；

将上述电压电流方程联立得到：

根据ll1+ll2＝l总，计算得到ll1和ll2；

根据线路单位长度参数，计算得到所述故障点距离所述第二变电站的距离l2。

需要说明的是，超高压线路故障时，单相故障概率最大，因此，优选实施方式以单相故障概率为例。

如图2至图4所示，以第一变电站为a站，第二变电站为b站为例，a站和b站之间通过光纤通信通道连接，若故障点位于a站和b站的联络线上，则当发生故障时，a站的超高压线路光纤差动保护装置采集a站的故障相关的电压电流数据，同时通过光纤通信通道获取b站的故障相关的电压电流数据，b站的超高压线路光纤差动保护装置采集b站的故障相关的电压电流数据，同时通过光纤通信通道获取a站的故障相关的电压电流数据，a站和b站的超高压线路光纤差动保护装置分别根据采集和获取到的电压电流数据，通过微分方程求解线路电感参数，然后根据线路单位长度参数，最终计算得到故障点距离各自变电站的距离。本发明的这种计算故障点的位置的方法是通过交换两侧线路保护的故障数据，能够更加准确的进行故障测距，克服了过渡电阻对故障测距的影响。

作为本发明的第二个方面，提供一种基于光纤通道的故障测距装置，其中，两个变电站之间通过光纤通信通道连接，每个变电站上均设置有基于光纤通道的超高压线路光纤差动保护装置，针对发生在两个变电站之间的联络线路上的故障点，如图5所示，所述基于光纤通道的故障测距装置10包括：

通过光纤通信通道连接的第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置100和第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置200，其中，

所述第一变电站的超高压线路光纤差动保护装置100包括：

第一变电站采集模块110，所述第一变电站采集模块110用于采集与所述第一变电站的故障相关的电压电流数据；

第一变电站获取模块120，所述第一变电站获取模块120用于通过光纤通信通道获取所述第二变电站的故障相关的电压电流数据；

第一变电站计算模块130，所述第一变电站计算模块130用于根据采集到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第一变电站的距离；

所述第二变电站的超高压线路光纤差动保护装置200包括：

第二变电站采集模块210，所述第二变电站采集模块210用于采集与所述第二变电站的故障相关的电压电流数据；

第二变电站获取模块220，所述第二变电站获取模块220用于通过光纤通信通道获取所述第一变电站的故障相关的电压电流数据；

第二变电站计算模块230，所述第二变电站计算模块230用于根据采集到的所述第二变电站的故障相关的电压电流数据以及获取到的所述第一变电站的故障相关的电压电流数据计算故障点距离所述第二变电站的距离。

本发明提供的基于光纤通道的故障测距装置，通过变电站的超高压线路光纤差动保护装置采集本变电站的相关电压电流数据，并通过光纤通信通道获取与该变电站通过光纤通信通道连接的另一个变电站的相关电压电流数据，然后根据这些电压电流数据进行计算，可以得到故障点与该变电站之间的距离。本发明提供的基于光纤通道的故障测距装置相对于现有技术中的行波测距装置，成本低，无需在电网的所有变电站中大规模安装设备，且利用光纤差动保护的现有光纤通信通道进行通信，结构简单。

作为一种具体地实施方式，如图6所示，所述第一变电站计算模块130包括：

第一变电站第一计算单元131，所述第一变电站第一计算单元131用于根据第一变电站的故障电压电流方程和第二变电站的故障电压电流方程得到：

和

其中，u1为所述第一变电站的故障电压，i1为位于所述第一变电站的故障电流，u2为所述第二变电站的故障电压，i2为所述第二变电站的故障电流，rf为过渡电阻，if为过渡电阻上的过渡电流，l1为所述故障点距离所述第一变电站的距离，l2为所述故障点距离所述第二变电站的距离，ll1为l1距离的电感，ll2为l2距离的电感；

第一变电站第二计算单元132，所述第一变电站第二计算单元132用于将上述电压电流方程联立得到：

根据ll1+ll2＝l总，计算得到ll1和ll2；

第一变电站第三计算单元133，所述第一变电站第三计算单元133用于根据线路单位长度参数，计算得到所述故障点距离所述第一变电站的距离l1。

作为本发明的另一种具体地实施方式，如图7所示，所述第二变电站计算模块230包括：

第二变电站第一计算单元231，所述第二变电站第一计算单元231用于根据第一变电站的故障电压电流方程和第二变电站的故障电压电流方程得到：

和

其中，u1为所述第一变电站的故障电压，i1为位于所述第一变电站的故障电流，u2为所述第二变电站的故障电压，i2为所述第二变电站的故障电流，rf为过渡电阻，if为过渡电阻上的过渡电流，l1为所述故障点距离所述第一变电站的距离，l2为所述故障点距离所述第二变电站的距离，ll1为l1距离的电感，ll2为l2距离的电感；

第二变电站第二计算单元232，所述第二变电站第二计算单元232用于将上述电压电流方程联立得到：

根据ll1+ll2＝l总，计算得到ll1和ll2；

第二变电站第三计算单元233，所述第二变电站第三计算单元233用于根据线路单位长度参数，计算得到所述故障点距离所述第二变电站的距离l2。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。