一种输电线路单端故障测距方法技术

本发明专利技术公开了一种输电线路单端故障测距方法，所述故障测距方法通过序分量法，设定输电线路电压变化呈二次函数，由已知输电线路首端电压、电流和单位阻抗计算出短路故障点电压和短路故障点到首端的距离。对电力系统中不同位置发生对称短路和不对称短路故障时能准确的计算出短路故障点，且测距精度高，也可以精确计算出故障现象不太明显的短路点距离。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路单端故障测距方法
本专利技术涉及电力系统继电保护
，具体涉及一种输电线路单端故障测距方法。
技术介绍
电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。但是任何事物都存在两面性，电能也是一样，如果对电能进行误操作或者是由外界条件造成的电力系统故障会对用户、工作人员的生活乃至生命造成严重的威胁。短路电流的大小取决于短路点距电源的电气距离，例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10～15倍，在大容量的电力系统中，短路电流可高达数万安培。短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和伤害周围人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低，特别是靠近短路点处的电压降低得更多，从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的突然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。其中较为严重的电力系统故障就是电力系统的短路问题，从电力系统的实际运行情况看，电力系统故障多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路测距计算。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。因此在电力系统输电线上经常发生各种短路故障，在故障点有些故障现象比较明显，比较好辨认，有些故障则现象不太明显，如在中性点不接地系统发生单相接地故障时，由于接地电流小，所以在故障点造成的损害小，当保护切除这一故障后，故障点有时很难查找，但这一故障点由于绝缘已经发生变化，相对整条线路而言比较薄弱，所以很可能是下一次故障的发生地，因此，仍然需要尽快找到。长期以来，由于故障测距精度偏低，不仅影响了故障线路供电恢复时间，也给线路运行维护人员查线带来了沉重负担。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有故障测距精度偏低，不仅影响了故障线路供电恢复时间，也给线路运行维护人员查线带来了沉重负担，尤其对于故障现象不太明显的情况，故障点难以查找，目的在于提供一种输电线路单端故障测距方法，对电力系统中不同位置发生对称短路和不对称短路故障时能准确的计算出短路故障点，且测距精度高，也可以精确计算出故障现象不太明显的短路点距离。本专利技术通过下述技术方案实现：一种输电线路单端故障测距方法，所述故障测距方法通过序分量法，设定输电线路电压变化呈二次函数，由已知输电线路首端电压、电流和单位阻抗计算出短路故障点电压和短路故障点到首端的距离。本专利技术基于序分量法，在已知输电线路首端电压、电流和单位阻抗的情况下，只需要找到短路故障点的电压，然后就可以通过序分量求出短路点到首端的距离。对于故障电压，由于存在过渡电阻等的影响，所以需要从首端起寻找出短路点电压，由于短路点电压是最小电压，所以找出的电压会呈现出类似二次函数，本专利技术设定输电线路电压变化呈二次函数，则二次函数会存在最低点，即为故障点电压，从而就可以求出故障点到首端的距离。对电力系统中不同位置发生对称短路和不对称短路故障时能准确的计算出短路故障点，且测距精度高，也可以精确计算出故障现象不太明显的短路点距离。优选地，所述故障测距方法用于三相系统中的单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路和三相短路情况。电力系统在运行中相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(短路)时流过的电流称为短路电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相电路不对称，故称为不对称短路。在中性点直接接地的电网中，以一相对地的短路故障为最多，约占全部短路故障的90％。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。发生短路时，由于电源供电回路阻抗的减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的电流大大增加，可能超过回路的额定电流许多倍。因此选择计算三相系统中的单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路和三相短路情况下的故障距离具有重要的实际应用价值。优选地，所述单相接地短路情况下，故障测距计算公式为：其中，是A相的首端的相电压，是B相的首端的相电压，是C相的首端的相电压，是A相短路点电压，是A相相电流，是B相相电流，是C相相电流，ZL是首端到短路点的单位阻抗，ZL1、ZL2、ZL0分别依次表示正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗，L是两首端之间的距离，a运算子，X是首端到短路点的距离。计算推导过程为：由于就首先把A相相电压分成正序电压负序电压和零序电压又因就把A相相电流分成正序电流负序电流和零序电流又有ZL＝ZL1+ZL2+ZL0(1-3)就把A相相阻抗分成正序阻抗ZL1、负序阻抗ZL2和零序阻抗最后有把A相短路点的电压分成正序短路电压负序短路电压和零序短路电压公式推导：根据在三相电路中短路相的相电流与每相相电流的关系得如下式子：根据每个序分量的电路。可以了解到短路点的正负零序分量电压和首端的正负零序分量相电压以及线路阻抗正负零与电流正负零形成的等式。则有如下式子：由以上式子可以得到：把以上三个式子相加可以得到：由(2-1)和(2-4)最后整理可得：最后获得和X关系式，则依据二次函数模型，根据首端电压和相电流通过单位阻抗的找出两首端之间的最低电压，也就是最后依据式(1-15)可以求得短路点到首端的距离X。优选地，所述两相接地短路情况下，故障测距计算公式为：其中，是A相的首端的相电压，是B相的首端的相电压，是C相的首端的相电压，是短路点电压，是A相相电流，是B相相电流，是C相相电流，ZL是首端到短路点的单位阻抗，ZL1、ZL2、ZL0分别依次表示正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗，L是两首端之间的距离，a运算子，X是首端到短路点的距离。推导过程为：由于就首先把A相相电压分成正序电压负序电压和零序电压又因就把A相相电流分成正序电流负序电流和零序电流最后有把B相短路点的电压分成正序短路电压负序短路电压和零序短路电压又因就把B相相电流分成正序电流负序电流和零序电流又有ZL＝ZL1+ZL2+ZL0(2-5)然后由于A相和B相有共同的短路点，则阻抗都是分成正序阻抗ZL1、负序阻抗ZL2和零序阻抗ZL0最后因为是AB两相接地短路有共同的短路点则推出：把AB两相短路点的电压分成正序短路电压和负序短路电压和零序短路电压和公式推导:根据三相电路中短路相的相电流与每相相电流的关系得如下式子，首先是A相的关系式：同理，再可以得出B相短路序分量电流和每相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路单端故障测距方法，其特征在于，所述故障测距方法通过序分量法，设定输电线路电压变化呈二次函数，由已知输电线路首端电压、电流和单位阻抗计算出短路故障点电压和短路故障点到首端的距离。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路单端故障测距方法，其特征在于，所述故障测距方法通过序分量法，设定输电线路电压变化呈二次函数，由已知输电线路首端电压、电流和单位阻抗计算出短路故障点电压和短路故障点到首端的距离。2.根据权利要求1所述的一种输电线路单端故障测距方法，其特征在于，所述故障测距方法用于三相系统中的单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路和三相短路情况。3.根据权利要求2所述的一种输电线路单端故障测距方法，其特征在于，所述单相接地短路情况下，故障测距计算公式为：其中，是A相的首端的相电压，是B相的首端的相电压，是C相的首端的相电压，是A相短路点电压，是A相相电流，是B相相电流，是C相相电流，ZL是首端到短路点的单位阻抗，ZL1、ZL2、ZL0分别依次表示正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗，L是两首端之间的距离，a运算子，X是首端到短路点的距离。4.根据权利要求1所述的一种输电线路单端故障测距方法，其特征在于，所述两相接地短路情况下，故障测距计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：唐金银，涂向阳，韦德康，陈文锋，冯超，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司达州供电公司，
类型：发明
国别省市：四川,51