一种输电线路双端故障测距方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种输电线路双端故障测距方法，属于电力系统继电保护技术领域。该方法首先采集录波器或保护装置记录的三相故障电压、电流采样瞬时值，获得M侧、N侧零序电流采样瞬时值；然后计算复数相量K；再选取参与计算的电压和电流通道采样录波数据，并确定计算时间点，M侧、N侧计算时间点同步；接着，分别计算M侧、N侧的故障相电压、故障相电流、零序电流的相量；之后计算中间复数相H；最后进行双端测距。本发明专利技术利用双端故障信息进行故障距离计算，不依赖于行波装置，通过覆盖率高的录波器和保护装置提供的故障录波数据，提取两侧同时刻录波数据的故障电压、故障电流和零序电流的相量进行双端测距计算，能够准确定位输电线路的故障点。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路双端故障测距方法及系统
本专利技术属于电力系统继电保护
，具体涉及一种输电线路双端故障测距方法及系统。
技术介绍
输电线路故障准确定位对快速消除线路故障，及时恢复电网网架完整性意义重大。目前工程应用主要依赖于行波测距装置、故障录波装置和保护装置提供故障测距信息，行波测距装置测距结果精度高，尤其是双端测距结果较为准确，但双端行波测距对时精度要求高，需要线路两侧装置协同工作，因此往往因某侧装置缺陷、对时误差、通信中断等原因造成测距失败，可靠性不高，单端测距则存在近区故障测距有死区的问题，特别是，行波测距结果受过渡电阻影响，高阻性故障测距结果误差较大，此外，行波测距装置还存在工程建设成本高、运维工作量大的问题。故障录波及保护装置主要依赖于单端故障信息进行测距，金属性故障工况下测距表现较理想，但测距算法存在原理性缺陷，测距精度受过渡电阻及负荷大小影响较大，过渡电阻越大、负荷越重，测距精度越差。高阻性故障往往是永久性故障，线路跳闸后重合闸基本动作不成功，此类故障不仅故障点不明显，而且故障排查时效性要求也更加迫切。因此如何克服现有技术的不足是目前电力系统继电保护
亟需解决的问题。
技术实现思路
为解决输电线路故障测距可靠性差、测距精度受过渡电阻影响的问题，本专利技术提出一种利用线路两端故障录波数据的输电线路故障测距方法及系统，该方法利用双端故障信息进行故障距离计算，不依赖于行波装置，通过覆盖率高的录波器和保护装置提供的故障录波数据，提取两侧同时刻录波数据的故障电压、故障电流和零序电流的相量进行双端测距计算，能够准确定位输电线路的故障点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种输电线路双端故障测距方法，包括如下步骤：输电线路发生故障时，M侧采样的三相故障电压采样瞬时值录波数据UaM、UbM、UcM，三相故障电流采样瞬时值录波数据IaM、IbM、IcM，N侧采样的三相故障电压采样瞬时值录波数据UaN、UbN、UcN，三相故障电流采样瞬时值录波数据IaN、IbN、IcN；其中，M侧、N侧分别为输电线路两端的厂站；步骤(1)，采集录波器或保护装置记录的三相故障电压、电流采样瞬时值，获得M侧、N侧零序电流采样瞬时值；步骤(2)，采用下式计算复数相量K；其中，Z1：输电线路正序阻抗相量，表达式为：Z1＝R1+jX1；Z0：输电线路零序阻抗相量，表达式为：Z0＝R0+jX0；R1：输电线路的单位正序电阻，单位为：Ω/公里；X1：输电线路的单位正序电抗，单位为：Ω/公里；R0：输电线路的单位零序电阻，单位为：Ω/公里；X0：输电线路的单位零序电抗，单位为：Ω/公里；步骤(3)，选取参与计算的电压和电流通道采样录波数据；步骤(4)，确定计算时间点，M侧、N侧计算时间点同步；步骤(5)，分别计算M侧、N侧的故障相电压、故障相电流、零序电流的相量；步骤(6)，采用下式计算中间复数相H；式中：PTM代表M侧PT变比；UM代表M侧故障相电压的幅值；∠θUM代表M侧故障相电压的相位；PTN代表N侧PT变比；UN代表N侧故障相电压的幅值；∠θUN代表N侧故障相电压的相位；CTM代表M侧CT变比；IM代表M侧故障相电流的幅值；∠θIM代表M侧故障相电流的相位；CTN代表N侧CT变比；IN代表N侧故障相电流的幅值；∠θIN代表N侧故障相电流的相位；I0M代表M侧自产零序电流的幅值；∠θI0M代表M侧自产零序电流的相位；I0N代表N侧自产零序电流的幅值；∠θI0N代表N侧自产零序电流的相位；L代表输电线路的线路长度；步骤(7)，双端测距：设双端测距结果中故障点与M侧厂站的距离为LM，单位为公里；取输电线路正序阻抗相量Z1，单位为Ω/公里；选择下述两个公式中的一种进行测距计算：测距公式1：式中，Im()为取虚部运算，Im(H)和Im(Z1)分别为H和Z1的虚部；测距公式2：式中，||为取模值运算，|H|和|Z1|分别为H和Z1的模值。进一步，优选的是，步骤(3)中，选取参与计算的电压和电流通道采样录波数据，其具体方法如下：1)故障类型含A相的，两侧选取A相电压和A相电流采样瞬时值录波数据；2)否则，故障类型含B相的，两侧选取B相电压和B相电流采样瞬时值录波数据；3)否则，两侧选取C相电压和C相电流采样瞬时值录波数据。进一步，优选的是，选取参与计算的电压和电流通道采样录波数据与故障类型的对应关系如表1；表1表1中：“故障类型”下：A代表A相接地故障；B代表B相接地故障；C代表C相接地故障；AB代表A、B两相短路故障；BC代表B、C两相短路故障；CA代表C、A两相短路故障；ABN代表A、B两相接地故障；BCN代表B、C两相接地故障；CAN代表C、A两相接地故障；ABC代表A、B、C三相短路故障。进一步，优选的是，步骤(5)，计算故障相电压、故障相电流、零序电流的相量，其具体方法是：采用下式进行计算：M侧故障电压相量：M侧故障电流相量：M侧自产零序电流相量：N侧故障电压相量：N侧故障电流相量：N侧自产零序电流相量：本专利技术同时提供一种输电线路双端故障测距系统，包括：数据采集模块，用于采集录波器或保护装置记录的三相故障电压、电流采样瞬时值，获得M侧、N侧零序电流采样瞬时值；第一处理模块，用于计算复数相量K；第二处理模块，用于选取参与计算的电压和电流通道采样录波数据；第三处理模块，用于确定计算时间点，M侧、N侧计算时间点同步；第四处理模块，用于分别计算M侧、N侧的故障相电压、故障相电流、零序电流的相量；第五处理模块，用于计算中间复数相H；故障测距模块，用于进行测距计算，得到故障测距位置。本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述输电线路双端故障测距方法的步骤。本专利技术另外提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述输电线路双端故障测距方法的步骤。本专利技术中所述的厂站为变电站或电厂，其内部署有录波器和保护装置。本专利技术原理如下：根据距离保护的原理，当图1所示的k点发生任意种类短路故障时，M侧保护测量到的故障相电压都可表示为式(1)～(3)中，为M侧保护测量到的故障相电压；为M侧保护测量到的故障相电流，为M侧保护测量到的故障相电流的正序、负序和零序分量，当发生三相对称短路和两相不接地短路时，无零序电流，Z1、Z2、Z0为线路单位长度的正序、负序、零序阻抗，在一般情况下可假设Z1＝Z2；K为零序电流补偿系数，可以是复数。为故障相在故障点处的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电线路双端故障测距方法，其特征在于，包括如下步骤：/n输电线路发生故障时，M侧采样的三相故障电压采样瞬时值录波数据U

【技术特征摘要】
1.一种输电线路双端故障测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
输电线路发生故障时，M侧采样的三相故障电压采样瞬时值录波数据UaM、UbM、UcM，三相故障电流采样瞬时值录波数据IaM、IbM、IcM，N侧采样的三相故障电压采样瞬时值录波数据UaN、UbN、UcN，三相故障电流采样瞬时值录波数据IaN、IbN、IcN；其中，M侧、N侧分别为输电线路两端的厂站；
步骤(1)，采集录波器或保护装置记录的三相故障电压、电流采样瞬时值，获得M侧、N侧零序电流采样瞬时值；
步骤(2)，采用下式计算复数相量K；



其中，Z1：输电线路正序阻抗相量，表达式为：Z1＝R1+jX1；
Z0：输电线路零序阻抗相量，表达式为：Z0＝R0+jX0；
R1：输电线路的单位正序电阻，单位为：Ω/公里；
X1：输电线路的单位正序电抗，单位为：Ω/公里；
R0：输电线路的单位零序电阻，单位为：Ω/公里；
X0：输电线路的单位零序电抗，单位为：Ω/公里；
步骤(3)，选取参与计算的电压和电流通道采样录波数据；
步骤(4)，确定计算时间点，M侧、N侧计算时间点同步；
步骤(5)，分别计算M侧、N侧的故障相电压、故障相电流、零序电流的相量；
步骤(6)，采用下式计算中间复数相H；



式中：PTM代表M侧PT变比；UM代表M侧故障相电压的幅值；∠θUM代表M侧故障相电压的相位；PTN代表N侧PT变比；UN代表N侧故障相电压的幅值；∠θUN代表N侧故障相电压的相位；CTM代表M侧CT变比；IM代表M侧故障相电流的幅值；∠θIM代表M侧故障相电流的相位；CTN代表N侧CT变比；IN代表N侧故障相电流的幅值；∠θIN代表N侧故障相电流的相位；I0M代表M侧自产零序电流的幅值；∠θI0M代表M侧自产零序电流的相位；I0N代表N侧自产零序电流的幅值；∠θI0N代表N侧自产零序电流的相位；L代表输电线路的线路长度；
步骤(7)，双端测距：
设双端测距结果中故障点与M侧厂站的距离为LM，单位为公里；
取输电线路正序阻抗相量Z1，单位为Ω/公里；选择下述两个公式中的一种进行测距计算：
测距公式1：



式中，Im()为取虚部运算，Im(H)和Im(Z1)分别为H和Z1的虚部；
测距公式2：



式中，||为取模值运算，|H|和|Z1|分别为H和Z1的模值。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨远航，张哲铭，解良，石恒初，游昊，孔德志，赵明，李本瑜，李银银，廖晓春，曾令森，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南;53