專利名稱：相量與零序量結(jié)合實(shí)現(xiàn)輸電線路雙端測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地涉及電力系統(tǒng)故障測距的方法，是利用線路 兩端的相電流和電壓及零序電流和零序電壓，線路本身的分布參數(shù)判斷輸電線路故障 位置的方法。
背景技術(shù)：
輸電線路是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸送電等的基本設(shè)備，在電力系統(tǒng)中占有非常重要的 地位。輸電線路故障時(shí)，若能快速準(zhǔn)確的進(jìn)行故障定位，不僅有助于及時(shí)修復(fù)故障線 路，保證電力系統(tǒng)可靠供電，而且對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都十分重要。
目前，輸電線路故障測距的方法可分為單端測距和雙端測距兩種方法。利用單端 量測距方法不受線路通道條件的限制，但受到太多因素的影響而導(dǎo)致測距不準(zhǔn)確，比如 過渡電阻對前者的影響就很難消除，而且線路模型是采用集中參數(shù)模型，測距算法從原理 上很難達(dá)到高精確度。
目前，雙端測距算法可以分為基于集中參數(shù)模型的測距算法和基于分布參數(shù)模型的測 距算法?；诩袇?shù)模型的算法又可以分為考慮分布電容和不考慮分布電容兩種。從原 理上來講，采用分布參數(shù)模型要比采用集中參數(shù)模型更加精確，特別是對于高壓長線路。 帶來的問題是方程的求解比較復(fù)雜，計(jì)算量大，對于某些迭代式的算法而言，還存在求解 雙曲函數(shù)的問題，計(jì)算結(jié)果極有可能發(fā)散，從而導(dǎo)致測距失敗。采用集中參數(shù)的算法當(dāng)中， 考慮分布電容顯然要比不考慮分布電容精確，對于短線，可以忽略分布電容的影響，但對 于中長線路，不考慮分布電容會(huì)帶來較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
對于特高壓長線路，由于線路分布電容電流的影響巳經(jīng)不能忽略，因此，傳統(tǒng)的 以集中參數(shù)為依據(jù)，在線路首端利用單端量進(jìn)行故障測距的算法己不能滿足現(xiàn)有電力 系統(tǒng)對故障定位的要求，因此，需要一種新的，簡單的雙端故障測距元件，在現(xiàn)有條 件下實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的雙端測距算法，以滿足電力系統(tǒng)的需求。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
首先利用現(xiàn)有同步算法將兩端電流和電壓調(diào)整到同步，
線路保護(hù)裝置對互感器的電壓電流波形采樣得到電壓電流瞬時(shí)值； 通過傅氏算法求出三相電流和電壓的相量形式；
通過變換由兩側(cè)三相電流和電壓計(jì)算出兩側(cè)m，n的零序電流乙。、/"。、零序電壓 K。、 R。；零序分量的通用計(jì)算公式如下
/0 =(/a+/6+/e)/3;
式中/。,C/。為所得零序電流和零序電壓，m,c/。,^,c4,為經(jīng)過傅氏濾波所得
三相電流和三相電壓；
再根據(jù)系統(tǒng)故障情況利用相電流和電壓，結(jié)合故障時(shí)得零序電流和零序電壓進(jìn)行
測距；
式中下標(biāo)增加^表示相別，0 ="》，c， ， m表示線路兩側(cè)； Z^為線路正序波阻抗；
A為線路的傳播常數(shù)；
,f^，U—分別表示"側(cè)和附側(cè)的相電流、"惻和w側(cè)的相電壓；
/表示保護(hù)范圍線路的長度，需事先給定，單位為km;
X為故障點(diǎn)到線路n端的距離，單位為km;
式(1)由于去除了零序電流和零序電壓，因此，對于以下結(jié)論成立；
1) 對于單相接地和相間接地等故障，由于去除了零序分量的影響，因此，原理
對于每一相所測故障距離都為正確的故障距離；
2) 對于相間故障，原理對于與故障有關(guān)的相別都成立；對于與故障相無關(guān)的相
另lj，由于在每一點(diǎn)由兩端保護(hù)安裝處折算至該點(diǎn)的兩端電壓都相等，因此，
公式無解；
3) 對于三相故障，由于每一相都有故障有關(guān)，因此對于每一相該原理所測故障
距離都是準(zhǔn)確的故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離。 4) 由于原理中去除了零序分量，因此，對于經(jīng)高阻接地故障和故障點(diǎn)經(jīng)電弧接地時(shí) 的測距準(zhǔn)確性有很大的提高。
5) 從以上分析可以看出，該原理對于任何故障皆可以適用；


圖1顯示了線路保護(hù)及變量位置示意圖。
具體實(shí)施方案
如圖1所示，顯示了線路保護(hù)裝置安裝位置及計(jì)算表示量。
其中X為故障點(diǎn)到n端的距離，單位為km，線路n、 m兩端的任一相電流和相 電壓及零序電流和零序電壓分別為，， ^， i/m- ， / 。， /m。 ， f/ 。， c/m。 ， -表示相別，
—"&， /表示保護(hù)范圍線路的長度，以km為單位。
首先利用已經(jīng)成熟的采樣時(shí)標(biāo)調(diào)整同步算法將兩端數(shù)據(jù)同步，比如利用目前比較 熟知的采樣標(biāo)號(hào)同步法實(shí)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)裝置的同步；
通過傅氏算法求出本側(cè)三相電流和三相電壓的傅氏形式，以及通過光纖通訊網(wǎng)接 收對側(cè)保護(hù)同步采樣并經(jīng)濾波計(jì)算得到的電流、電壓的相量形式；
利用濾序算法計(jì)算出線路兩端的零序電壓和零序電流^。,t/，"。,/"。,/^，線路正(負(fù))
序波阻抗Z^和正(負(fù))序傳播常數(shù)^可根據(jù)事先給定參數(shù)按如下公式先行計(jì)算，
zcl = V^T7^y^T7^),^ = ^0, + (gl + /"C,);式中^為線路單位
長度電阻，A為線路單位長度感抗，&為導(dǎo)線對地的單位長度的電導(dǎo)(一般比較小，可忽 略)，q為線路單位長度電容;因線路的正序和負(fù)序元件相等，因此,在負(fù)序測距計(jì)算公式中， 可用正序波阻抗Zel和正序傳播常數(shù)y,; 利用相量計(jì)算故障位置公式如下
一5 ((V。H^))+((V^)zd"f (1)
上式中下標(biāo)增加-表示相別，<^《&,C， "， W表示線路兩側(cè)； ^,為線路正序波阻抗； ^為線路的傳播常數(shù)；
^,^,tVU—分別表示"側(cè)和w側(cè)的相電流、"側(cè)和m側(cè)的相電壓；
/表示保護(hù)范圍線路的長度，需事先給定，單位為km; X為故障點(diǎn)到線路n端的距離，單位為km;
對于單相接地故障，由于去除了零序分量的影響，因此，公式對于每一相都成立， 對于相間或相間接地故障，對于與故障有關(guān)的相都成立，對于三相故障，每一相都成 立。由于原理中對于每一相去掉了零序電流及零序電壓的影響，因此，對于在高阻接地 故障和接地點(diǎn)不良時(shí)的測距準(zhǔn)確性有很大的提高，因此可適用于任何故障的測距元件。
與目前所用測距算法相比，該算法不受線路互感，不受故障點(diǎn)過渡電阻等影響， 且不受系統(tǒng)電源阻抗及負(fù)荷電流的影響，且由于零序分量只是簡單的三個(gè)相的相量相 加，因此，計(jì)算簡單，該方法無論對對稱故障也好，非對稱故障也好，都能適用。而 且由于所用數(shù)據(jù)或者為己知，或者為故障后能長期存在的量，因此，只要故障存在， 該公式即可適用。
與目前所用雙端測距算法相比，由于公式中所用為標(biāo)準(zhǔn)自然指數(shù)和對數(shù)，因此，從 現(xiàn)有計(jì)算基礎(chǔ)上，已有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算。理論與實(shí)際表明，該算法對測距精度有很大的提高。
權(quán)利要求
1.一種在電力系統(tǒng)中通過兩端電流和電壓以及利用輸電線路分布參數(shù)對故障進(jìn)行測距的方法，該方法包括如下步驟利用同步算法將兩端電流和電壓調(diào)整到同步；線路保護(hù)裝置對互感器的電壓電流波形采樣得到電壓電流瞬時(shí)值；通過傅氏算法求出三相電流和三相電壓的相量形式，下標(biāo)a，b，c分別表示三相中的一相；通過變換由兩側(cè)三相電流和電壓計(jì)算出兩側(cè)m，n的零序電流Im0、In0、零序電壓Um0、Un0；零序分量的通用計(jì)算公式如下I0＝(Ia+Ib+Ic)/3；U0＝(Ua+Ub+Uc)/3；式中I0，U0為所得零序電流和零序電壓，Ia，Ib，Ic，Ua，Ub，Uc，為經(jīng)過傅氏濾波所得三相電流和三相電壓；由兩端同相的相電流、相電壓和零序電流、零序電壓得故障測距如下
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域中繼電保護(hù)的方法。公開了在電力系統(tǒng)的通過兩端同步采樣電流和電壓，根據(jù)故障點(diǎn)兩端相電壓相等的辦法，利用去掉零序電流及零序電壓的相電流和相電壓實(shí)現(xiàn)雙端故障測距的方法。該方法包括如下主要步驟線路保護(hù)裝置對線路本側(cè)電流互感器二次電流和電壓互感器二次電壓采樣得到相應(yīng)的電流和電壓瞬時(shí)值，通過傅氏算法求出本側(cè)三相電流和三相電壓的傅氏形式，以及通過光纖通訊網(wǎng)接收對側(cè)保護(hù)同步采樣并經(jīng)濾波計(jì)算得到的相電流、相電壓的相量形式，利用故障點(diǎn)兩側(cè)相電壓相等的條件，得出保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離。該方法不受線路運(yùn)行方式電源阻抗及過渡電阻的影響，理論和實(shí)踐證明，該方法對輸電線路故障測距的準(zhǔn)確性有很大的提高。
文檔編號(hào)G01R31/08GK101183133SQ20071017835
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者伍葉凱, 徐振宇, 杜兆強(qiáng), 魏會(huì)利, 黃少鋒 申請人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司