一种适用于T型输电线路的故障测距系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了电力系统继电保护技术领域中的一种适用于T型输电线路的故障测距系统及其方法。保护系统包括数据读入模块、相关因子计算模块、故障稳态电流计算模块和故障测距模块；保护方法包括：采集支路长度、节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵、故障后各支路继电保护装置安装处测量电流与母线节点注入电流；计算T型输电线路的相关因子矩阵；计算T型输电线路各支路的故障稳态电流；计算T型输电线路各支路故障距离百分比，并求取故障点到母线的距离。本发明专利技术不受故障类型、故障位置、过渡电阻和负荷电流等影响，在线路发生故障后能够实现快速、准确地故障测距。

A Fault Location System and Method for T-type Transmission Lines

The invention discloses a fault location system suitable for T-type transmission line and its method in the field of power system relay protection technology. The protection system includes data reading module, correlation factor calculation module, fault steady-state current calculation module and fault location module. The protection methods include: acquisition branch length, node admittance matrix, branch admittance matrix, node branch correlation matrix, measurement current and bus node injection current at relay protection device installation of each branch after fault; calculation of correlation between T-type transmission line and bus node injection current; Factor matrix; calculating the fault steady-state current of each branch of T-type transmission line; calculating the percentage of fault distance of each branch of T-type transmission line, and calculating the distance from fault point to bus. The invention is not affected by fault type, fault location, transition resistance and load current, and can realize fast and accurate fault location after circuit fault occurs.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于T型输电线路的故障测距系统及方法
本专利技术属于电力系统继电保护
，尤其涉及一种适用于T型输电线路的故障测距系统及方法。
技术介绍
T型输电线路具备输电走廊小、占地面积少、建设周期短、设备投资低等优势，在中压、高压和特高压等各级电网中应用日益增多。输电线路作为电力系统中最易发生故障的元件，如何实现故障后快速、准确地定位故障点，一方面对保障电网安全稳定、经济运行具有重要意义；另一方面，可减轻巡线压力，缩短故障恢复时间。目前，针对T型输电线路的故障测距主要包括行波法与故障分析法。1)行波法：捕捉故障点产生的暂态行波，利用其蕴含的故障特征来求解故障距离。2)故障分析法：建立线路故障分析模型，依故障边界条件构造测距方程。行波测距精度高，但需要专用设备、技术较为复杂；而故障分析法对设备要求低、易于实现，在实际电网中应用广泛。鉴于此，本专利技术提出了一种适用于T型输电线路的故障测距系统及其方法。首先，通过对故障支路列写局部节点电压方程，推导出T型输电网络的故障稳态等值网络；然后，利用任意两端母线保护安装处的故障稳态电流，建立以故障位置为未知量的方程；最后，采用叠加原理求取故障稳态电流，实现故障测距功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种适用于T型输电线路的故障测距系统及其方法，用于解决T型输电线路的故障测距问题。为了实现上述目的，本专利技术提出的技术方案是，一种适用于T型输电线路的故障测距系统，所述系统包括数据读入模块、相关因子计算模块、故障稳态电流计算模块和故障测距模块；所述的数据读入模块分别与相关因子计算模块、故障稳态电流计算模块相连；所述的相关因子计算模块分别与故障稳态电流计算模块、故障测距模块相连；所述的故障稳态电流计算模块与故障测距模块相连；所述数据读入模块用于获取支路长度、节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵、故障后各支路继电保护装置安装处测量电流与母线节点注入电流，并将采集的节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵数据发送至相关因子计算模块，将故障后各支路保护安装处测量电流与母线节点注入电流数据发送至故障稳态电流计算模块；所述相关因子计算模块用于根据节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵计算相关因子矩阵，并将计算得到的相关因子矩阵分别发送至故障稳态电流计算模块、故障测距模块；所述故障测距模块用于根据故障稳态电流与相关因子矩阵进行故障测距。一种适用于T型输电线路的故障测距方法，所述方法包括：步骤1：采集数据，包括支路长度、节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵、故障后各支路继电保护装置安装处测量电流与母线节点注入电流；步骤2：根据节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵，计算相关因子矩阵；步骤3：根据相关因子矩阵、故障后各支路继电保护装置安装处测量电流与母线节点注入电流，计算故障稳态电流；步骤4：根据相关因子矩阵与故障稳态电流，进行故障测距。所述相关因子矩阵的计算公式为：C＝YbATY-1；其中，Y为节点导纳矩阵，Yb为支路导纳矩阵，A为节点支路关联矩阵；所述故障稳态电流的计算公式为：其中，C为相关因子矩阵，分别表示故障后母线M、N、S侧节点注入电流，表示故障后支路MO、NO与SO上继电保护装置安装处测量电流。所述故障定位的计算公式为：其中，lMO表示MO支路长度，lNO表示NO支路长度，lSO表示SO支路长度，表示NO支路的故障距离百分比；表示MO支路的故障距离百分比；表示SO支路的故障距离百分比。本专利技术仅利用电流相量进行计算，能够快速、准确地计算故障距离，且不受故障类型、故障位置、过渡电阻和负荷电流等影响，精度较高，具有实际工程价值。附图说明图1是本专利技术提供的一种适用于T型输电线路的故障测距系统结构图；图2是T型输电线路系统图；图3(a)是NO支路故障时的故障暂态网络；图3(b)是NO支路故障时的故障稳态网络；图4是NO支路故障时故障稳态网络；图5是NO支路故障时故障稳态等值网络；图6是基于PSCAD/EMTDC软件搭建的仿真模型；图7(a)是距母线B2为40km处发生A相接地时仿真结果；图7(b)是距母线B2为40km处发生AB相间故障时仿真结果；图7(c)是距母线B2为40km处发生BC接地故障时仿真结果；图7(d)是距母线B2为40km处发生三相短路时仿真结果；图8(a)是故障点f1距母线B1不同位置发生故障的仿真示意图；图8(b)是故障点f2距母线B2不同位置发生故障的仿真示意图；图8(c)是故障点f3距母线B3不同位置发生故障的仿真示意图；图9(a)是故障点f1经不同过渡电阻发生B相接地故障的仿真示意图；图9(b)是故障点f2经不同过渡电阻发生A相接地故障的仿真示意图；图9(c)是故障点f3经不同过渡电阻发生C相接地故障的仿真示意图。具体实施方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。图1是本专利技术提供的一种适用于T型输电线路的故障测距系统构图，如图1所示，本专利技术提供的适用于T型输电线路的故障测距系统包括数据读入模块、相关因子计算模块、故障稳态电流计算模块和故障测距模块；所述的数据读入模块分别与相关因子计算模块、故障稳态电流计算模块相连；所述的相关因子计算模块分别与故障稳态电流计算模块、故障测距模块相连；所述的故障稳态电流计算模块与故障测距模块相连；所述数据读入模块用于获取支路长度、节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵、故障后各支路继电保护装置安装处测量电流与母线节点注入电流，并将采集的节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵数据发送至相关因子计算模块，将故障后各支路保护安装处测量电流与母线节点注入电流数据发送至故障稳态电流计算模块；所述相关因子计算模块用于根据节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵计算相关因子矩阵，并将计算得到的相关因子矩阵分别发送至故障稳态电流计算模块、故障测距模块；所述故障测距模块用于根据故障稳态电流与相关因子矩阵进行故障测距。以图2所示的T型输电线路为例，本专利技术提供的适用于T型输电线路的故障测距系统的工作原理是：O点为T接点，母线M侧、N侧和S侧系统电压分别为与其等值阻抗分别为ZM、ZN与ZS。若不计及电力电子等非线性元件，电力系统可视为线性网络。根据叠加原理，故障状态可以由正常状态、故障暂态和故障稳态三部分构成。其中，正常状态指故障前运行状态；故障暂态指节点注入电流(电源提供电流与负荷电流之和，且以流入母线为正方向，流出母线为负方向)变化引起的暂态过程；故障稳态指仅由故障点电压引起的状态。以MO支路故障为例，故障暂态网络如图3(a)所示，其中分别表示母线M侧、N侧和S侧节点注入电流变化量；故障稳态网络如图3(b)所示，其中表示故障点电压。依据电网络理论知识，在正常状态网络中节点注入电流与保护安装处电流之间存在关系：式中，分别表示正常运行时支路MO、NO与SO保护安装处的电流；分别表示正常运行状态下母线M、N、S侧节点注入电流；表示支路导纳矩阵；表示节点支路关联矩阵；表示节点导纳矩阵；表示相关因子矩阵，其元素值反映了节点注入电流变化对支路电流的影响。同理，在故障暂态网络中，节点注入电流与保护安装处电流之间存在关系：式中，分别表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于T型输电线路的故障测距系统，其特征在于，所述系统包括数据读入模块、相关因子计算模块、故障稳态电流计算模块和故障测距模块；所述的数据读入模块分别与相关因子计算模块、故障稳态电流计算模块相连；所述的相关因子计算模块分别与故障稳态电流计算模块、故障测距模块相连；所述的故障稳态电流计算模块与故障测距模块相连；所述数据读入模块用于获取支路长度、节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵、故障后各支路继电保护装置安装处测量电流与母线节点注入电流，并将采集的节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵数据发送至相关因子计算模块，将故障后各支路保护安装处测量电流与母线节点注入电流数据发送至故障稳态电流计算模块；所述相关因子计算模块用于根据节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵计算相关因子矩阵，并将计算得到的相关因子矩阵分别发送至故障稳态电流计算模块、故障测距模块；所述故障测距模块用于根据故障稳态电流与相关因子矩阵进行故障测距。

【技术特征摘要】
1.一种适用于T型输电线路的故障测距系统，其特征在于，所述系统包括数据读入模块、相关因子计算模块、故障稳态电流计算模块和故障测距模块；所述的数据读入模块分别与相关因子计算模块、故障稳态电流计算模块相连；所述的相关因子计算模块分别与故障稳态电流计算模块、故障测距模块相连；所述的故障稳态电流计算模块与故障测距模块相连；所述数据读入模块用于获取支路长度、节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵、故障后各支路继电保护装置安装处测量电流与母线节点注入电流，并将采集的节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵数据发送至相关因子计算模块，将故障后各支路保护安装处测量电流与母线节点注入电流数据发送至故障稳态电流计算模块；所述相关因子计算模块用于根据节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵计算相关因子矩阵，并将计算得到的相关因子矩阵分别发送至故障稳态电流计算模块、故障测距模块；所述故障测距模块用于根据故障稳态电流与相关因子矩阵进行故障测距。2.一种适用于T型输电线路的故障测距方法，其特征在于，所述故障测距方法包括：步骤1：采集数据，包括支路长度、节点导纳矩阵、支路导纳矩阵、节点支路关联矩阵、故障后各支路继电保护装置安装处测量电流与母线节点注入电流；步骤2：根据节点导纳矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：马伟，裘愉涛，侯伟宏，丁冬，徐丹露，张辉，林森，张魁，章玮明，金公羽，胡晨，向新宇，吴文联，姚慧，郭正夏，傅继亮，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司杭州供电公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33