串联补偿线路故障距离的计算方法技术

一种串联补偿线路故障距离的计算方法，包括：一：对故障相列电压回路方程，即故障相端电压等于故障持续期间电压分别在故障电阻R的压降、故障电感L的压降、故障电容C上的压降之和；二：对步骤一所列的电压回路方程在故障持续时间内的一段时间上积分；三：在故障持续时间内且在t0时刻后分别取至少四段时间，对步骤三所列的积分方程列方程组求解，得到故障电感L；四：通过故障电感L和输电线路角频率ω求得故障电抗X；五：通过故障电抗X计算得到故障距离D。本发明专利技术全面考虑实际串联补偿线路故障的各种情况，放弃传统故障测距的种种不合理假设，计算的故障距离更为准确，不受串联补偿电容引起的电压、电流反向以及MOV的非线性的影响。

【技术实现步骤摘要】

： 本专利技术涉及电力系统
，特别涉及一种串联补偿线路故障距离的计算方 法。
技术介绍
： 串联补偿输电线路是将电容器组串联于交流输电线路中，通过补偿交流输电线路 的电抗可以提高输电线路功率极限和电力系统稳定性。串补电容通过并联的非线性电阻 (MOV)和保护间隙（GAP)放电来防止过电压，串补电容引起的电压、电流反向以及MOV的非 线性使得传统的故障测距方法不再适用。目前串联补偿线路故障测距可以采用行波法、估计串补电容电压、双端测距等，但 是行波法过于依赖波头的检测，反射波的波头很难检测，容易误测距，从而影响故障测距的 可靠性；估计串补电容电压依赖于故障初始时刻的确定，由于串补电容在故障时可能因为 过电压而被GAP放电短接，所以估计串补电容电压的前提是串补电容未被短接，因此这种 方法的应用范围有很大的局限性；双端测距增加了通信的复杂程度，尤其是远距离高压输 电线路两端数据存在延时，从而影响测距的效果。
技术实现思路
： 有鉴于此，有必要提供一种准确稳定可靠的。 -种，包括： 步骤一：对故障相列电压回路方程，即故障相端电压等于故障持续期间电压分别 在故障电阻R的压降、故障电感L的压降、故障电容C上的压降之和；其中，故障电容C上的 压降为：其中，iB为故障持续期间故障电容C上的电流，to为故障前或故障 持续期间内的任一时刻，u。为t0时刻故障电容C上的电压； 需要注意的是，u。对于计算结果有重要影响，这里设串补电容电压初始时刻（即 t0时刻）电压u。为未知数，从而不需要对u。用其他方法判断，然后通过后续步骤对积分后 的方程式求解，解得四个未知数：R，L，C，u。。 而目前串联补偿线路故障测距采用的方法中，常常忽略串补电容电压初始时刻电 压u。，或假设u。为零，这都是简化的计算模型，与实际情况并不相符，必然造成最终结果的 误差较大。 目前串联补偿线路故障测距采用的方法中，为了简化模型也常常假设故障电容C 不变，或假设故障电容C为0,这种假设对故障测距的计算结果造成的误差是非常大的。故 障电容C有三个工作状态：①、C的电流在2倍额定值以下时，M0V和GAP不会影响C;②、 C的电流超过2倍额定电流，M0V动作，限制C的电压在2. 5倍额定电压之内；③、C的电流 过高时，C的GAP放电，C被短接，这时没有电流通过C。综合来看，在线路故障时，通过C的 电流是无法预判的，因此，C的工作状态是三种中的哪一种也是未知的；如果假设C未被短 接，而实际上C被短接了，求出的故障距离肯定不对；反之，假设C被短接了，实际上C未被 短接，这时的求解也不对。本方法将故障电容C列为未知数，通过后续步骤对积分后的方程 式求解，很好的符合了各种客观情况，故计算结果可以很准确。 步骤二：对步骤一所列的电压回路方程在故障持续时间内的一段时间上积分以消 除谐波的影响； 步骤三：在故障持续时间内且在to时刻后分别取至少四段时间，对步骤三所列的 积分方程列方程组求解，得到故障电感L; 步骤四：通过故障电感L和输电线路角频率《求得故障电抗X，即 X=c〇L(1)； 其中，《= 2jtf，f为输电线路的电网工频； 步骤五：通过故障电抗X计算得到故障距离D: E) = ~ (2)， % 其中，Xl为故障线路单位长度正序电抗。 优选的，对于单回线路单相接地故障： 步骤一：电压回路方程为：( 3 )； 其中，u,、i,、i。为线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压/电流瞬 时值，u为电压，i为电流，巾为故障相，0表示零序；L为故障线路正序电感； kr=(rm)/^，kx=(x r。为故障线路单位长度零序电阻；ri为故障线路单位长度正序电阻；x。为故障线 路单位长度零序电抗； 步骤二：（3)式在故障持续时间内的一段时间上积分，得到：(4J； tm，tn为故障持续时间内的时亥lj， 且t0〈tm， 为tn、tm，即h表示h在tn时刻的采样值，依此类推； 步骤三：令分别取至少4个具体的时间段、、、 ，列方程组通过矩阵求逆解得L:其中， Bi=Ai% (5)〇 优选的，对于相间接地或不接地故障： 步骤一：电压回路方程为：(6)； 其中，u"、i"为距故障点最近的线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得 至IJ电压/电流瞬时值，u为电压，i为电流，小、也为两个故障相；L为故障线路正序电感； 11"=u「uyi"=i「i* 步骤二：（6)式在故障持续时间内的一段时间上积分，得到：(7):; tm，tn为故障持续时间内的时亥丨」，且t0〈tm，，'-'，其中，、 分别表示电流的采样时刻为tn、tm，即h丨表示h丨在tn时刻的采样值，依此类推；步骤三：令分别取至少4个具体的时间段、、、 ，列方程组通过矩阵求逆解得L:其中， 优选的，对于平行双回串补线路单相接地故障： 步骤一：电压回路方程为：19); 其中，u,、i,、i。、i3。为距故障点最近的线路保护装置对互感器的电压电流波形采 样得到电压/电流瞬时值，u为电压，i为电流，巾为故障相，0表示零序，30表示相邻一回 线路零序，k为双回线路保护装置到故障点的零序互感； kr=(rm)/^，kx=(x r。为故障线路单位长度零序电阻；ri为故障线路单位长度正序电阻；x。为故障线 路单位长度零序电抗； 步骤二：（9)式在故障持续时间内的一段时间上积分，得到： tm，tn为故障持续时间内的时刻，且t0〈tm; =(/" + 3A乂)-(&|>] + 344M)，其中，、分别表示电流的 采样时刻为tn、tm，即i3()表示i3。在tn时刻的采样值，依此类推； 步骤三：令分别取至少4个具体的时间段、、、 ，列方程组通过矩阵求逆解得L:其中， 本专利技术的方法采用单端测距，并且全面考虑实际串联补偿线路故障的各种情况， 放弃传统故障测距的种种不合理假设，使得本方法所计算的故障距离更为准确，不受串联 补偿电容引起的电压、电流反向以及MOV的非线性的影响，从而为距离保护动作的正确性 提供了有力的基础。【附图说明】： 附图1是单回串联补偿线路故障的电路示意图。 附图2是双回串联补偿线路故障的电路示意图。 附图3是附图1、2中故障距离D的局部电路示意图。 图中：M、N为线路的两端且M/N端分别装有线路保护装置，Sl、S2为电压源，k为 故障点，D表示从线路保护装置到故障点的故障距离，TA、TV为互感器，C为串联补偿电容， MOV为保护串联补偿电容的非线性电阻，GAP为用于保护串联补偿电容的放电间隙。【具体实施方式】： 本说明书中所使用的一下术语的含义为： 故障距离D:故障点k到M端或N端的距离。 故障电阻R:为故障距离D内故障线路等效电阻。 故障电感L:为故障距离D内包括的电感。 故障电容C:为故障距离D内包括的串联补偿电容。 实施例1 如图1所示，一种，对于单回线路单相接地故 障，包括： 步骤一：对故障相列电压回路方程：( 3 ); 其中，114)、14)、1。为线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压/电流瞬 时值，u为电压，i为电流，巾为故障相，0表示零序；L为故障线路正序电感； kr=(rm)/^，kx=(x r。为故障线路单位长度零序电阻；ri为故障线路单位长度正序电阻；x。为故障线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联补偿线路故障距离的计算方法，包括：步骤一：对故障相列电压回路方程，即故障相端电压等于故障持续期间电压分别在故障电阻R的压降、故障电感L的压降、故障电容C上的压降之和；其中，故障电容C上的压降为：其中，iB为故障持续期间故障电容C上的电流，t0为故障前或故障持续期间内的任一时刻，u0为t0时刻故障电容C上的电压；步骤二：对步骤一所列的电压回路方程在故障持续时间内的一段时间上积分；步骤三：在故障持续时间内且在t0时刻后分别取至少四段时间，对步骤三所列的积分方程列方程组求解，得到故障电感L；步骤四：通过故障电感L和输电线路角频率ω求得故障电抗X，即X＝ωL            (1)；其中，ω＝2πf，f为输电线路的电网工频；步骤五：通过故障电抗X计算得到故障距离D：D=Xx1---(2);]]>其中，x1为故障线路单位长度正序电抗。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐振宇，张旭，
申请(专利权)人：徐振宇，
类型：发明
国别省市：北京;11