基于同序零序分量的同塔四回输电线路故障测距方法
【专利摘要】一种电力系统继电保护【技术领域】的基于同序零序分量的同塔四回输电线路故障测距方法，采用相模变换的方法对同塔四回输电线路模型中的同塔四回输电线路阻抗矩阵进行解耦，获得十二种互相独立的序阻抗分量，然后对同步采样获得的同塔四回输电线路两侧所有电气量进行对应一致的相模变换并得到序电压及序电流向量，然后提取出同序零序电压和同序零序电流，最后根据线路两侧母线计算故障点电压相等计算得到故障距离占比。本发明适用于电力系统中的同塔四回输电线路，能够在各种类型的短路故障类型下对短路故障点进行精确测距，且不受线路两侧系统运行方式影响，耐受过渡电阻能力强。
【专利说明】基于同序零序分量的同塔四回输电线路故障测距方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种电力系统继电保护领域的技术，具体是一种基于同序零序分 量的同塔四回输电线路故障测距方法。
【背景技术】
[0002] 电力工业是我国国民经济的支柱产业，电力系统的可靠运行在全社会的生产生活 中占有至关重要的地位。近年来，随着电力系统的不断发展，输电线路的电压等级和容量都 日益增高，输电走廊的利用率问题也随着而来。尽管我国疆域辽阔，但我们仍然有责任防止 日益增多的架空线路对土地资源造成浪费。同塔多回输电线路则有效解决了这一问题，它 不仅能够节省输电走廊占地面积、提高土地资源利用率，还能够降低线路造价、节省投资， 可以说同塔多回输电线路是现代电力系统大容量输电的必然发展趋势。
[0003] 当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性地将故障线路从系统中切除是继电 保护的基本任务。故障切除的同时，需要尽快进行故障抢修并恢复供电，尽可能地缩短停电 时间。在电力系统中，高压输电线路掌控着整张电力网络的命脉，也是最容易发生故障的地 方，同时，由于输电线路往往长度很长，对其进行故障抢修并非易事。
[0004] 迅速地对输电线路进行故障抢修的前提，是精确、可靠的故障测距。如果不知道具 体的故障地点，抢修队人工巡线犹如大海捞针，将浪费大量的人力和时间，而且还很难发现 一些肉眼不可见的故障。因此，优秀的故障测距方案对于电力系统故障抢修的意义是十分 重大的。
[0005] 针对同塔四回输电线路而言，其故障测距的难点主要来自两个方面：一是复杂的 耦合关系，二是故障种类的繁多。输电线路之间都会存在电磁耦合，四回线路共有十二相 电，两两存在耦合，如果不去除这种复杂的耦合关系，测距工作是很难进行的。同时，同塔 四回输电线路的故障类型高达8184种，其中单回线故障44种，跨线故障8140种。（Peng X, Gang ff, Haifeng L, et al.A new phase -mode transformation method for faultanaly sisoffour -paralleltransmissionlines[C]//Proceedings of the IASTED International Conference. 2009,658:191.)
[0006] 经过对现有资料和专利的检索发现，刘玲，范春菊在"基于六序分量法的跨电压 等级的同塔四回线的故障计算"（[J].电力系统保护与控制，2010(9) :6-11.)中提出的测 距方案优势在于支持参数不对称的线路，缺点是解耦并不完全，无法消除零序互感，具有系 统误差。
[0007] 任明珠，邰能灵，袁成，等在"基于单端量的同塔并架4回线路故障测距方 法"（[J].上海交通大学学报，2009, 43 (1):1228 -1232.)中提出的一种基于单端电气量的 同塔四回线故障测距方法，仅实现了单回线故障类型的测距，对于同塔四回线数量庞大的 故障类型来说远远不够。
[0008] 龚震东，范春菊，田羽在"一种适合于同杆4回线的故障测距方法"（[J].电力系 统自动化，2008, 31 (23) : 70 - 73.)中提出了一种基于反序环流分量的双端测距方案，其优 势在于所需测量的电气量少、适用性广，缺点在于该方案会在某些故障类型例如四回线路 发生同名故障时失效。
[0009] 综上，现阶段急需一种能够支持所有故障类型的测距方案。
【发明内容】
[0010] 本发明针对现有技术无法实现的同塔四回输电线路在任意短路故障类型下进行 测距这一缺陷，提出一种基于同序零序分量的同塔四回输电线路故障测距方法，适用于电 力系统中的同塔四回输电线路，能够在各种类型的短路故障类型下对短路故障点进行精确 测距，且不受线路两侧系统运行方式影响，耐受过渡电阻能力强。
[0011] 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用相模变换的方法对同塔四回输电 线路模型中的同塔四回输电线路阻抗矩阵进行解耦，获得十二种互相独立的序阻抗分量， 然后对同步采样获得的同塔四回输电线路两侧所有电气量进行对应一致的相模变换并得 到序电压及序电流向量，然后提取出同序零序电压和同序零序电流，最后根据线路两侧母 线计算故障点电压相等计算得到故障距离占比。
[0012] 所述的同塔四回输电线路模型是指：设置于两个具有负载的交流电源之间有若干 阻抗并联组成的线路，其中：线路自阻抗记为Zs，同一回线的相间互阻抗记为ZM，I和II、III 和IV回线之间的线间互阻抗记为ZP，I和III、II和IV回线之间的线间互阻抗记为ZQ1，II 和III、I和IV回线之间的线间互阻抗记为zQ2，则线路上任意一处的电压为向量f)phase电流 为向量 'phase1
[0013] 所述的同塔四回输电线路阻抗矩阵Zphase:
【权利要求】
1. 一种基于同序零序分量的同塔四回输电线路故障测距方法，其特征在于，采用相模 变换的方法对同塔四回输电线路模型中的同塔四回输电线路阻抗矩阵进行解耦，获得十二 种互相独立的序阻抗分量，然后对同步采样获得的同塔四回输电线路两侧所有电气量进行 对应一致的相模变换并得到序电压及序电流向量，然后提取出同序零序电压和同序零序电 流，最后根据线路两侧母线计算故障点电压相等计算得到故障距离占比。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的同塔四回输电线路模型是指：设置于 两个具有负载的交流电源之间有若干阻抗并联组成的线路，其中：线路自阻抗记为Zs，同一 回线的相间互阻抗记为ZM，I和II、III和IV回线之间的线间互阻抗记为ZP，I和III、II 和IV回线之间的线间互阻抗记为zQ1，II和III、I和IV回线之间的线间互阻抗记为zQ2，则 线路上任意一处的电压为向量^phase电流为向量〖phase。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的同塔四回输电线路阻抗矩阵Zphase :
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的相模变换是指将变量互相耦合的方 程组或矩阵通过等价变换得到变量互相独立的方程组或矩阵。具体而言，是对线路两侧母 线M、N处的电压向量Gphase、电流向量/phase以及线路的阻抗矩阵Zphase进行如下的等价变 换：
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的同序零序电压、同序零序电流是指：经过相模变换得到的电气量中在线间解耦和相间解耦都具备同方向的向量，即具有e〇下 标的序分量。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的故障距离占比通过以下方式得到：基 于同塔四回输电线路及其两侧等值系统的线路两侧母线计算故障点电压相等关系，故障点 同序零序电压分量方程为：〇MeO _ /_Me〇Ze()ZMK_ = f)Ne0 - /Ne()Ze()ZKN，其中：1为同塔四回输电 线路的总长，且Imk = dl，则1KN = (1-d) 1，则得到故障点到母线M的电气距离占线路全长的 比例d为：
【文档编号】G06F19/00GK104360233SQ201410652135
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】朱汉曦, 邰能灵 申请人:上海交通大学