一种非全程混压双回线故障区段识别与精确测距方法技术

本发明专利技术公开了一种非全程混压双回线故障区段识别与精确测距方法，通过构建非全程混压双回线系统模型，确定系统的分布参数，依照耦合和非耦合线路求解相序；采用正序分量对耦合和非耦合区段故障分别进行定位，利用线路参数对双曲正切函数的相位特性进行分析，定位故障区段，判断单个故障性质为跨线故障还是单回线故障，且对单线故障进行判断出确认发生故障的回线；计算故障区段的起点和终点电量，将不同电压等级部分耦合线路的故障测距转化为均匀线路的故障测距，对参数不对称的耦合线路，采用相模变换方法形成相互独立的模量，利用模量定位故障，对单回线故障采用正序量进行测距。本发明专利技术判别原理简单、流程清晰，为精确测距奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非全程混压双回线故障区段识别与精确测距方法。
技术介绍
输电线路上精确的故障测距可实现线路故障的快速排除和线路供电的及时恢复，有利于减少因停电造成的经济损失。国内外混合架设不同电压等级单回与双回线路的情况逐渐增多不同电压等级非全程多回线沿线参数不再均匀，耦合关系更为复杂，多回线之间参数不对称，常规测距方法不再适用，有必要研究不同电压等级非全程多回线的故障测距方法。现阶段单回线与同杆双回线的理论与方法已经成熟，针对同杆四回线[以及不同电压等级四回线的研究也取得了进展，但对非全程混压多回线的区段识别和测距研究较少，仅有的研究需要将故障发生区段作为前提条件进行测距，且精度不高。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种非全程混压双回线故障区段识别与精确测距方法，本方法选取非全程混压双回线这一线路类型，基于正序网络，利用双曲正切函数的相位阶跃特性在线路分界点处构造区段定位函数。分析各定位函数发现，不同区段发生故障时，正常回路上的定位函数分母为0，故障回路定位函数相位由正负特征明显，能够准确定位故障区段和区分跨线故障与单回线故障，对单回线故障能够正确选线。在确定故障区段的基础上，对参数不对称的耦合线路，采用相模变换方法形成相互独立的6模量，利用模量定位故障；对单回线故障采用正序量进行测距。该方法故障区段识别准确，测距精度较高。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种非全程混压双回线故障区段识别与精确测距方法，包括以下步骤：(1)构建非全程混压双回线系统模型，确定系统的分布参数，依照耦合和非耦合线路求解相序；(2)采用正序分量对耦合和非耦合区段故障分别进行定位，利用线路参数对双曲正切函数的相位特性进行分析，定位故障区段，判断单个故障性质为跨线故障还是单回线故障，且对单线故障进行判断出确认发生故障的回线；(3)计算故障区段的起点和终点电量，将不同电压等级部分耦合线路的故障测距转化为均匀线路的故障测距，对参数不对称的耦合线路，采用相模变换方法形成相互独立的模量，利用模量定位故障，对单回线故障采用正序量进行测距。所述步骤(1)中，非耦合线路采用对称分量法解耦，耦合线路采用2个对称分量法变换矩阵叠加的形式进行解耦，计算得到正序网图。所述步骤(2)中，非耦合线路中，正常的回线分界点的从首端和末端计及的电流矢量之和为零。所述步骤(2)中，当线路耦合区段发生短路故障时，由于耦合特性，双回线正序网均存在故障源。所述步骤(2)中，首先判断每回线分界点处从首端和末端计及的电流矢量之和是否为零，若为零，则该分界点所在回线无故障发生，否则该回线发生故障。所述步骤(2)中，计算各个分界点的识别函数，根据其与零的大小关系，确定故障点所在回线的首端或末端。所述步骤(3)中，对单回线路故障采用正序测距，对耦合部分线路故障采用模量测距；故障区段的起点和终点电量利用传输方程从线路两侧推得；根据故障点处两侧推得电压幅值最小的特点，采用二分法或沿线搜索法在对应区段求解故障位置。所述步骤(3)中，从线路分界点推算的故障点处电压满足沿线绝对值最小。本专利技术的有益效果为：(1)利用双曲正切函数的相位阶跃特性在线路分界点处构造函数，通过判断函数的分母与相位正负实现准确定位故障区段和正确选线；(2)判别原理简单、流程清晰，为精确测距奠定了基础；(3)故障区段确定后，对单回线故障采用正序量测距，对不对称参数的耦合区段基于相模变换理论采用模量测距，沿线故障测距精度良好，且不受故障类型和过渡电阻的影响；(4)针对多回线、多区段的混合线路，确立了一种利用正序量进行故障区段识别、利用模量进行故障精确定位的研究思路，对不同电压等级非全程四回线也有借鉴意义。附图说明图1为本专利技术的系统模型结构图；图2(a)为本专利技术的Ⅰ回线正序网图；图2(b)为本专利技术的Ⅱ回线正序网图；图3(a)为本专利技术的MK1段故障时Ⅰ回线正序网图；图3(b)为本专利技术的MK1段故障时Ⅱ回线正序网图；图4(a)为本专利技术的K1N段故障时Ⅰ回线正序网图；图4(b)为本专利技术的K1N段故障时Ⅱ回线正序网图；图5(a)为本专利技术的耦合区段故障时Ⅰ回线正序网图；图5(b)为本专利技术的耦合区段故障时Ⅱ回线正序网图；图6为本专利技术的正序网Zc tanhγx相频特性图；图7为本专利技术的故障识别流程图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。1非全程混压双回线分布参数模型及相序计算非全程混压双回线系统模型见图1。图中，ZsⅠm,ZsⅡm分别为Ⅰ、Ⅱ回线M端系统阻抗；ZsⅠn、ZsⅡn分别为Ⅰ、Ⅱ回线N端系统阻抗；Z1、Y1、Z3、Y3分别为Ⅰ、Ⅱ回线非耦合部分线路阻抗和导纳参数；Z2、Y2分别为耦合部分线路阻抗和导纳参数。Ⅰ、Ⅱ回线K1K2、K3K4部分由于线间距离较近而存在耦合现象，其余部分为非耦合部分，按在耦合区段左侧和右侧定义为首段和末段，各段长度标注如图1。非耦合线路采用对称分量法解耦，耦合线路采用2个对称分量法变换矩阵叠加的形式进行解耦。解耦后可得完整、独立的正序网图，图2(a)、图2(b)为系统的耦合部分发生故障时的正序网图。图2(a)、图2(b)中，ZSMI1、ZSNI1为Ⅰ回线正序双端等效电阻，ZSMⅡ1、ZSNⅡ1为Ⅱ回线正序双端等效电阻。2不同区段故障定位函数区段故障定位采用正序分量。本节参数含义如下：γ1_m、Zc1_m为Ⅰ、Ⅱ回线非耦合区段的正序传播系数与波阻抗，γ2_m、Zc2_m为耦合区段的正序传播系数与波阻抗，m＝Ⅰ、Ⅱ，代表回数。2.1非耦合区段故障2.1.1首段线路故障以Ⅰ回线首段MK1段发生故障为例。当MK1段发生故障时，Ⅰ、Ⅱ回线参考方向如图3(a)、图3(b)所示。从M侧推得故障点f的电压电流为UfI1＝UmI1coshγ1_Ix-ImI1Zc1_Isinhγ1_IxImfI1＝ImI1coshγ1_Ix-UmI1sinhγ1_Ix/Zc1_I (1)其中UmI1、ImI1为M侧正序基频分量。在故障点f存在如下电流关系：Ifk1＝ImfI1-IfI1 (2)IfI1为故障注入电流。由f点的电压电流推得分界点K1处的电压电流： U mk 1 ′ = U f 1 coshγ 1 _ I ( l 1 - x ) - I f k 1 Z c 1 + I sinhγ 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非全程混压双回线故障区段识别与精确测距方法，其特征是：包括以下步骤：(1)构建非全程混压双回线系统模型，确定系统的分布参数，依照耦合和非耦合线路求解相序；(2)采用正序分量对耦合和非耦合区段故障分别进行定位，分析双曲正切函数的相位特性来定位故障区段，判断单个故障性质为跨线故障还是单回线故障，且对单线故障进行判断出确认发生故障的回线；(3)计算故障区段的起点和终点电量，将不同电压等级部分耦合线路的故障测距转化为均匀线路的故障测距，对参数不对称的耦合线路，采用相模变换方法形成相互独立的模量，利用模量定位故障，对单回线故障采用正序量进行测距。

【技术特征摘要】
1.一种非全程混压双回线故障区段识别与精确测距方法，其特征是：包括以下步骤：(1)构建非全程混压双回线系统模型，确定系统的分布参数，依照耦合和非耦合线路求解相序；(2)采用正序分量对耦合和非耦合区段故障分别进行定位，分析双曲正切函数的相位特性来定位故障区段，判断单个故障性质为跨线故障还是单回线故障，且对单线故障进行判断出确认发生故障的回线；(3)计算故障区段的起点和终点电量，将不同电压等级部分耦合线路的故障测距转化为均匀线路的故障测距，对参数不对称的耦合线路，采用相模变换方法形成相互独立的模量，利用模量定位故障，对单回线故障采用正序量进行测距。2.如权利要求1所述的一种非全程混压双回线故障区段识别与精确测距方法，其特征是：所述步骤(1)中，非耦合线路采用对称分量法解耦，耦合线路采用2个对称分量变换矩阵叠加的形式进行解耦，得到正序网图。3.如权利要求1所述的一种非全程混压双回线故障区段识别与精确测距方法，其特征是：所述步骤(2)中，非耦合线路中，正常的回线分界点的从首端和末端计及的电流矢量之和为零。4.如权利要求1所述的一种非全程混压双回线故障区...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁军，张莹，贠志皓，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37