利用电压虚部方向特性实现线路相间故障单端定位方法

利用电压虚部方向特性实现线路相间故障单端定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用电压虚部方向特性实现线路相间故障单端定位方法。本发明方法首先测量输电线路保护安装处的A、B、C三相电压和A、B、C三相电流，选取故障距离初始值为lx，并以固定步长递增依次计算输电线路上每一点的AB相间电压、CB相间电压、AB相间电压与CB相间电压比值的虚部，直至输电线路全长；然后利用输电线路相间短路故障点前后的AB相间电压与CB相间电压之比值的虚部由大于零变为小于零这一特性实现输电线路相间短路故障的单端精确定位，保护出口发生相间短路故障时无测距死区，克服了过渡电阻和负荷电流对故障测距精度的影响，具有很强的耐受过渡电阻和抗负荷电流影响的能力，适用于实现特高压交流输电线路相间短路故障整个故障过程的单端精确定位功能。
【专利说明】
利用电压虚部方向特性实现线路相间故障单端定位方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种利用电压虚部方向 特性实现线路相间故障单端定位方法。
【背景技术】
[0002] 根据电气量来源划分，故障测距方法主要分为双端测距方法和单端测距方法。双 端测距方法利用输电线路两端电气量进行故障定位，需要通过数据传输通道获取对端电气 量，对数据传输通道依赖性强，实际使用中还易受双端采样值同步性的影响。特高压交流输 电线路往往是远距离输电线路，铺设测距所需的数据传输通道需要附加投资大量资金，因 此，单端测距方法比双端测距方法更具实用性。单端测距方法仅利用输电线路一端电气量 进行故障定位，无须通讯和数据同步设备，运行费用低且算法稳定，在高中低压输电线路中 获得广泛应用。
[0003] 目前，单端测距方法主要分为行波法和阻抗法。行波法利用故障暂态行波的传送 性质进行单端故障测距，精度高，不受运行方式、过度电阻等影响，但对采样率要求很高，需 要专门的录波装置，应用成本高。阻抗法利用故障后的电压、电流量计算故障回路阻抗，根 据线路长度与阻抗成正比的特性进行单端故障测距，简单可靠，但测距精度受到过渡电阻 和负荷电流等因素影响严重，尤其过渡电阻较大时，阻抗法测距结果会严重偏离真实故障 距离，甚至出现测距失败。由于特高压输电线路沿线存在较大的分布电容电流，当特高压输 电线路发生中高阻短路故障时，单端阻抗法测距结果会严重偏离真实故障距离，不能满足 现场的应用要求。因此，采用集中参数建模的单端阻抗法不能直接应用于特高压输电线路 的单端故障测距。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种实现特高压交流输电线路 相间故障整个故障过程的单端故障定位功能，保护出口发生相间短路故障时无测距死区， 测距精度不受分布电容电流、过渡电阻和负荷电流影响，具有很高测距精度的利用电压虚 部方向特性实现线路相间故障单端定位方法。
[0005] 为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 利用电压虚部方向特性实现线路相间故障单端定位方法，其要点在于，包括如下 依序步骤：
[0007] (1)保护装置测量输电线路保护安装处的4、8、(：相电压1)4、& 2?、^4和4、8、(：相电 幺\ ic ；
[0008] (2)保护装置选取故障距离初始值为lx，计算距离输电线路保护安装处l x点的AB相 间电压:
[0009]
[0010] 其中，zcl为输电线路正序波阻抗；Y i为输电线路正序传播系数;th(.)为双曲正切 函数；
[0011] (3)计算距离输电线路保护安装处lx点的CB相间电压
[0012] 0t .B{IX)=0(.-uH -(/(. -- iB )zjh{hi)
[0013]其中，Zcl为输电线路正序波阻抗；丫 i为输电线路正序传播系数;th(.)为双曲正切 函数；
[0014] (4)计算距离输电线路保护安装处lx点的AB相间电压屯,(4)与距离输电线路保护 安装处lx点的CB相间电压仏s(/、>的比值的虚部
[0015] (5)故障距离初始值lx以固定步长A 1递增，返回步骤(2)，依次计算输电线路上每 一点的
，直至输电线路全长；
[0016] (6)保护装置选取输电线路上某一 lx点的
，且其相邻下一个lx+A 1 点的
，则这两个点的中间位置即为输电线路相间短路故障点。
[0017] 本发明与现有技术相比较，具有下列积极成果：
[0018] 本发明方法采用分布参数模型精确描述输电线路的物理特性，具有天然的抗分布 电容影响的能力。本发明方法利用输电线路相间短路故障点前后的AB相间电压与CB相间电 压之比值的虚部由大于零变为小于零这一特性实现输电线路相间短路故障的单端精确定 位，保护出口发生相间短路故障时无测距死区，克服了过渡电阻和负荷电流对故障测距精 度的影响，具有很强的耐受过渡电阻和抗负荷电流影响的能力，适用于实现特高压交流输 电线路相间短路故障整个故障过程的单端精确定位功能。
【附图说明】
[0019] 图1为应用本发明的线路输电系统示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。
[0021] 图1为应用本发明的线路输电系统示意图。图1中CVT为电压互感器、CT为电流互感 器。保护装置对输电线路保护安装处的电压互感器CVT的电压和电流互感器CT的电流波形 进行采样得到电压、电流瞬时值。
[0022] 保护装置对采样得到的电压、电流瞬时值利用傅里叶算法计算输电线路保护安装 处的A、B、C相电压(:?，、色、4和A、B、C相电流心、4、4。
[0023]保护装置选取故障距离初始值为lx，计算距离输电线路保护安装处lx点的AB相间 电压[>?(/、）：
[0024] =
[0025] 其中，Zcl为输电线路正序波阻抗；y i为输电线路正序传播系数;th(.)为双曲正切 函数。
[0026] 计算距离输电线路保护安装处lx点的CB相间电压:
[0027]
[0028] 其中，Zcl为输电线路正序波阻抗；Y 1为输电线路正序传播系数;th(.)为双曲正切 函数。
[0029] 计算距离输电线路保护安装处lx点的AB相间电压与距离输电线路保护安装 处lx点的CB相间电压f>cs(U的比值的虚部：
[0030] 故障距离初始值lx以固定步长A 1递增，依次计算输电线路上每一点的
直至输电线路全长结束。
[0031] 保护装置选取输电线路上某一 lx点的
，且其相邻下一个lx+A 1点的
，则这两个点的中间位置即为输电线路相间短路故障点。
[0032] 本发明方法采用分布参数模型精确描述输电线路的物理特性，具有天然的抗分布 电容影响的能力。本发明方法利用输电线路相间短路故障点前后的AB相间电压与CB相间电 压之比值的虚部由大于零变为小于零这一特性实现输电线路相间短路故障的单端精确定 位，保护出口发生相间短路故障时无测距死区，克服了过渡电阻和负荷电流对故障测距精 度的影响，具有很强的耐受过渡电阻和抗负荷电流影响的能力，适用于实现特高压交流输 电线路相间短路故障整个故障过程的单端精确定位功能。
[0033] 以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.利用电压虚部方向特性实现线路相间故障单端定位方法，其特征在于，包括如下依 序步骤： (1) 保护装置测量输电线路保护安装处的A、B、C相电压4和A、B、C相电流 s s * (2) 保护装置选取故障距离初始值为lx，计算距离输电线路保护安装处Ix点的AB相间电 压.^ (?,):其中，Zcl为输电线路正序波阻抗；γ i为输电线路正序传播系数；th(.)为双曲正切函 数； (3) 计算距离输电线路保护安装处Ix点的CB相间电压(4) 计算距离输电线路保护安装处Ix点的AB相间电压与距离输电线路保护安装 处Ix点的CB相间电压[>#(4)的比值的虚部： (5)故障距离初始值Ix以固定步长Δ1递增，返回步骤(2)，依次计算输电线路上每一点 I直至输电线路全长； (6) 保护装置选取输电线路上某一 Ix点的，且其相邻下一个Ix+Δ 1点的，则这两个点的中间位置即为输电线路相间短路故障点。
【文档编号】G01R31/08GK105891670SQ201610190533
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】蔡方伟, 姚志涵, 陈敏
【申请人】国网福建省电力有限公司, 国家电网公司, 国网福建省电力有限公司莆田供电公司