多端子电力传输线路中的故障位置的无参数识别制造技术

识别电力传输线路(402)中的故障位置包括：在所述电力传输线路(402)中已经发生故障之后，从每个端子获得同步的干扰记录。基于所述干扰记录计算故障前电压相量和故障前电流相量以及故障期间电流相量和故障期间电压相量。基于同时求解假定故障部分的多个故障前目标函数和故障期间目标函数，计算传播常数、浪涌阻抗和故障位置参数的值。将所确定的值与预定义标准进行比较，以确定故障部分、所述故障位置以及每个部分的线路参数，从而实施对故障位置的无参数识别。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多端子电力传输线路中的故障位置的无参数识别
本主题总体上涉及电力传输线路中的故障位置的识别，并且尤其涉及多端子电力传输线路中的故障位置的识别。
技术介绍
诸如两端子电力传输线路、三端子电力传输线路等的电力传输线路用于大功率传送，即，用于在负载与一个或多个电源之间供电。随着可再生能源与电网的集成度越来越高，三端子线路/抽头式线路的使用越来越普遍。使用三端子线路/抽头式线路节省与建设变电站和在抽头点/连结点处安装测量变压器相关联的成本。例如，在太阳能电厂和海上风电场情况下使用三端子线路/抽头式线路，其中，通过连接到主传输线路的短线路将电力排送到主电网。为了可靠地供电并保护传输线路免受热负荷，快速恢复中断非常重要。为此，需要在多端子线路/抽头式线路中准确识别故障位置(故障位置识别)，以使得维护人员可以迅速到达故障点并快速维修。对于两端子线路，有许多故障位置识别技术可用，但是对于三端子线路/抽头式线路，准确的故障位置识别具有挑战性，因为对于每单位阻抗(X/R比)、馈电、和充电电流，所述线路的每个部分具有不同的长度。对于以线路参数为输入的故障定位器，故障位置估计的准确性受输入参数误差的影响。此外，基于阻抗的故障位置识别方法的准确性还取决于相互耦接、线路和源阻抗角度的不均匀性、源与线路阻抗比、故障电阻和故障回路信息等，这使得故障位置识别对于多端子线路/抽头式线路变得复杂。附图说明参考以下描述和附图，将更好地理解本主题的特征、方面和优点。在不同附图中，使用相同的附图标记指示相似或相同的特征和部件。<br>图1图示了无故障的三端子电力传输线路的示例配置。图2图示了用于计算无故障的三端子电力传输线路中的线路参数的电流相量和电压相量。图3图示了根据本主题的实施方式的用于使用牛顿拉斐逊(NewtonRaphson)近似从电压函数和电流函数确定线路参数的方法。图4图示了根据本主题的实施方式的用于识别多端子电力传输线路中的故障位置的装置。图5A至图5C图示了根据本主题的实施方式的用于计算在不同部分中存在故障的三端子电力传输线路中的线路参数和故障位置的电流相量和电压相量。图6图示了根据本主题的实施方式的用于识别多端子电力传输线路中的故障位置的方法。图7图示了根据本主题的实施方式的用于识别多端子电力传输线路中的故障位置的方法。具体实施方式本主题涉及用于识别多端子电力传输线路中的故障位置的系统和方法。多端子电力传输线路(诸如两端子电力传输线路、三端子电力传输线路等)从多个电源向负载供电。用于识别多端子线路中的故障位置的传统方法仅使用在所有端子处的选定的负序量。尽管通过这种方法减少了继电器之间的通信需求，但是所述解决方案并非对所有故障情况都有效。这些方法还需要了解所有端子处的源阻抗大小和角度，这可能并不总是实际可获得的。用于三端子线路的另一种传统故障位置识别方法使用在这些端子处测得的电压和电流的对称分量。该方法的一个限制在于它需要故障回路作为输入。而且，由于它使用零序量来定位故障，因此对于双回线路，必须考虑相互耦接。这也将导致所述解决方案在第二电路断开和接地的情况下失败，因为没有故障的线路将不会提供零序电流测量值。正确选择故障位置识别子例程取决于故障电阻，这可能并不可靠。传统故障位置识别方法的准确性取决于对诸如每单位长度的电阻、电感和电容等线路参数的正确估计。这些线路参数难以正确估计，并且这种估计取决于许多实际状况，诸如负荷、天气、老化、材料特性等。有一些线路参数估计方法需要三个独立的观测值/数据组，这些观测值/数据组在故障的情况下可能不可获得。在一个示例中，三端子传输线路的参数估计可以使用来自所有端子的同步的测量值。特别地，可以使用来自线路的所有端子的电压数据和电流数据的三个观测值。可以使用智能电子装置(IED)数据获得这种数据。IED可以以规则的时间间隔记录该数据，并可以对所述数据进行分析以确定线路参数。图1图示了无故障的三端子电力传输线路100的示例配置以及控制系统102。控制系统102可以被实施为可以是但不限于服务器、工作站、台式计算机、膝上型计算机和应用程序的任何计算装置。在一个示例中，控制系统102可以在云网络环境中实施。电力传输线路100可以用于传输电力。所传输的电力可以处于高电压(诸如在千伏范围内)，并且可以是长距离(诸如数十或数百公里)的。电力传输线路100包括第一端子104，电力传输线路100在所述第一端子处从第一电源106接收电力。在一个示例中，第一电源106可以是发电机，然而，在其他示例中，可以使用其他电源。还将理解的是，虽然以下描述是参考连接在不同端子处的电源来提供的，但是在其他实施方式中，变电站或负载可以连接在一个或多个端子处，并且所有这种实施方式也旨在涵盖在本文中。第一端子104也可以被称为第一总线104。电力传输线路100还包括第二端子108，电力传输线路100在所述第二端子处从第二电源110接收电力。第二端子108也可以被称为第二总线108。电力传输线路100进一步包括第三端子112，电力传输线路100在所述第三端子处从第三电源114接收电力。将理解的是，在每个端子处将存在各种其他部件，诸如变压器、电力系统设备等，为简洁起见未示出或描述所述部件。每个端子还可以与相应的智能电子装置(IED)相关联。例如，第一端子104可以与第一IED116相关联，第二端子108可以与第二IED118相关联，并且第三端子112可以与第三IED120相关联。如将理解的是，IED可以用于记录在其被部署的端子(或位置)处的电压和电流，并控制该处的电力系统设备，诸如断路器、隔离开关、变压器等。在电力传输系统的上下文中，IED的部件和工作对本领域技术人员而言是容易理解的，并且因此不再详细描述。进一步地，如图1所示，在电力传输线路中在三个端子104、108、112之间可以存在结点122。因此，电力传输线路在第一端子104与结点122之间的部分可以被称为第一部分，电力传输线路在第二端子108与结点122之间的部分可以被称为第二部分，并且电力传输线路在第三端子112与结点122之间的部分可以被称为第三部分。在电力传输线路100的操作期间，线路参数(诸如每单位长度的电感和电容)可以随着环境状况(如温度、线路的老化等)的变化而变化。为了获得准确的线路参数，对线路参数的在线估计是非常期望的，并且特别有利于故障定位应用和保护应用。在一个示例中，可以使用来自所有端子的电压和电流的同步的测量值来完成三端子传输线路的参数估计。例如，IED装置116、118和120中的每一个都可以获得同步的电压测量值和电流测量值，并将所述测量值提供给控制系统102。测量值的同步可以基于IED时钟之间的同步，或者可以在控制系统处执行。然后，控制系统102可以计算线路参数，如下文参考图2和图3所讨论的。图2图示了用于计算无故障的三端子电力传输线路中的线路参数的电流相量和电压相量。总线M、总线N和总线P对应于传输线路的三个端子，这三个端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于识别电力传输线路(402)中的故障位置的方法，所述电力传输线路(402)具有在一个或多个结点处连接的三个或更多个端子，其中，至少第一端子(404)、第二端子(408)、和第三端子(412)在结点(422)处连接，其中，第一部分连接所述第一端子(404)和所述结点(422)，第二部分连接所述第二端子(408)和所述结点(422)，并且第三部分连接所述第三端子(412)和所述结点(422)，所述方法包括：/n在所述电力传输线路(402)中已经发生故障之后，从所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子(404，408，412)中的每个获得同步的干扰记录；/n基于所述干扰记录，为所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子(404，408，412)中的每个计算故障前电压相量和故障前电流相量以及故障期间电压相量和故障期间电流相量；/n使用来自所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分(404，408，412)中的假定故障部分来计算每个部分的传播常数的值、每个部分的浪涌阻抗的值、和故障位置参数的值，其中，所述计算基于利用计算出的故障前电压相量和故障前电流相量、故障期间电压相量和故障期间电流相量、和每个部分的长度来同时求解对于所述假定故障部分的多个故障前目标函数和故障期间目标函数，并且其中，所述故障前目标函数和所述故障期间目标函数基于从所述端子中的两个端子确定的结点电压相等、在所述结点处的电荷守恒以及从一个端子和所述结点确定的故障位置电压相等来制定；/n将对于所述传播常数、所述浪涌阻抗和所述故障位置参数所确定的值与预定义标准进行比较；以及/n基于所述比较，确定故障部分、所述故障位置以及所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分中的每个的线路参数。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171229 IN 2017410472031.一种用于识别电力传输线路(402)中的故障位置的方法，所述电力传输线路(402)具有在一个或多个结点处连接的三个或更多个端子，其中，至少第一端子(404)、第二端子(408)、和第三端子(412)在结点(422)处连接，其中，第一部分连接所述第一端子(404)和所述结点(422)，第二部分连接所述第二端子(408)和所述结点(422)，并且第三部分连接所述第三端子(412)和所述结点(422)，所述方法包括：
在所述电力传输线路(402)中已经发生故障之后，从所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子(404，408，412)中的每个获得同步的干扰记录；
基于所述干扰记录，为所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子(404，408，412)中的每个计算故障前电压相量和故障前电流相量以及故障期间电压相量和故障期间电流相量；
使用来自所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分(404，408，412)中的假定故障部分来计算每个部分的传播常数的值、每个部分的浪涌阻抗的值、和故障位置参数的值，其中，所述计算基于利用计算出的故障前电压相量和故障前电流相量、故障期间电压相量和故障期间电流相量、和每个部分的长度来同时求解对于所述假定故障部分的多个故障前目标函数和故障期间目标函数，并且其中，所述故障前目标函数和所述故障期间目标函数基于从所述端子中的两个端子确定的结点电压相等、在所述结点处的电荷守恒以及从一个端子和所述结点确定的故障位置电压相等来制定；
将对于所述传播常数、所述浪涌阻抗和所述故障位置参数所确定的值与预定义标准进行比较；以及
基于所述比较，确定故障部分、所述故障位置以及所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分中的每个的线路参数。


2.如权利要求1所述的方法，其中，当针对所述假定故障部分从所述故障前目标函数和故障期间目标函数确定的值满足所述预定义标准时，将所述假定故障部分确定为所述故障部分，所述预定义标准包括：
a.所述故障位置参数的值介于零与一之间；
b.每个部分的传播常数的平方的实部小于零，并且每个部分的浪涌阻抗的平方的实部大于零；以及
c.每个部分的传播常数的平方的虚部大于零，并且每个部分的浪涌阻抗的平方的虚部小于零。


3.如权利要求1所述的方法，其中，所述部分中的两个部分具有相同的线路参数。


4.如权利要求1所述的方法，其中，
所述故障前目标函数包括基于对所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子(404，408，412)中的每对端子在所述结点(422)处的电压的计算的一组函数、以及基于在所述结点处的电荷守恒的函数；并且
用于所述假定故障部分的所述故障期间目标函数包括第一组函数和第二组函数，所述第一组函数基于对除了所述假定故障部分的端子之外的每对端子在所述结点(422)处的电压的计算，并且所述第二组函数基于对所述结点(422)和所述假定故障部分的端子在故障点处的电压的计算。


5.如权利要求1所述的方法，其中，所述故障前目标函数和所述故障期间目标函数中的每个对应于变量组的函数，所述函数等于零，其中，所述变量组包括每个部分的传播常数...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·加哈尔，O·D·奈杜，内图·乔治，S·斯里瓦斯塔瓦，A·V·赛，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH