用于确定相对地故障的位置的方法技术

一种用于确定电网的三相电线（３０）上相对地故障的位置的方法和装置，包括：当故障电流和负载电流的比值具有第一值时，对应于等效负载距离，确定表示故障（Ｆ）距测量点（４０）的距离估值的第一故障距离线；当故障电流与负载电流的比值具有不同于第一值的第二值时，确定至少一个第二故障距离线；确定所确定的故障距离线在叠加时相交处的距离；基于所确定的相交处的距离，确定测量点（４０）与故障点（Ｆ）之间的距离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网中单相接地故障的定位。
技术介绍
接地故障的定位是挑战性任务。有许多降低计算故障位置估值的精度 的因素，如故障电阻和负载。分布式网络^A挑战性的，因为它们具有特 定的特征，其进一步复杂化和挑战故障定位算法。这些包括例如线的不均匀，存在支线(lateral)和负载分接头(tap)。在现代的基于微处理器的保护继电器中，基于阻抗的故障位置算法已 成为工业标准。其之所以流行的原因是其容易实施，因为其利用与其它功 能同样的信号。在定位短路故障时，其性能被证明是令人满意的，但其常 常不能定位低电流接地故障，即，高阻抗接地系统中的接地故障。这是由 于高阻抗接地网络中的接地故障从根本上不同于短路故障。文献"Earth fault distance computation with fundamental frequency signals based on measurements in substation supply bay"; Seppo Hanninen; Matti Lehtonen; VTT Research Notes 2153; Espoo 2002， 乂〉开了用于未 接地的、消弧线團(Petersen coil)补偿的和低阻抗接地的网络中单相接 地故障的故障定位方法的实例。所公开的方法是基于在变电站供电室 (substation supply bay )中的测量，因此该方法不能理想地应用于馈电器 室(feeder bay )。基于文献中出现的仿真结果，该算法的性能是相当一般 的对于2MVA负栽和30ohm故障电阻，30 km线中的最大误差是-6.25 km，即，-21%。由于实际的干扰记录，可以预期甚至更大的误差。现有技术故障定位算法一fcL基于负载被分接到电线的端点(例如， 馈电器)的假定，即，总是假定故障位于负栽点的前面。在真实的中压馈 电器中，该假定很少是正确的。事实上，由于考虑电压降，负栽一般位于 馈电器的开始端或者或多或少随机分布在整个馈电器长度上。在这样的情 形中，降低了现有技术故障定位算法的精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法和用于实施该方法的装置，以克Ji良以上 问题或至少緩解该问题。通过方法、计算^序产品和装置以达到本专利技术 的目的，其特征为独立权利要求中所写明的内容。本专利技术的优选实施例被 公开于从属权利要求中。本专利技术是基于以下想法根据电线的电压降分布确定到故障的距离并 利用等效负载距离的概念，等效负载距离是指等效负栽点距测量点的距 离，该等效负载点等于被建模为集中在电线的单个点中的电线的总负载。本专利技术的优点在于故障定位的精度可以得以改进。由于电线负载的现 实的建模，可以得到更精确的故障位置。另外，本专利技术为负载电流提供改 进的公差。附图说明下面，将参考随后的附图，借助于优选实施例更加详细地说明本专利技术， 其中图l是示例可以4吏用本专利技术的电网的图2示例了才艮据实施例的等效负载距离的导出；图3是用于电线上单相接地故障的对称组件等效线路图；以及图4是根据实施例的故障距离线的实例。具体实施例方式本专利技术的应用不限于任何具体的系统，而是可以结合各种三相电系统 被4吏用，以确定电网的三相电线上相对地故障的位置。例如，电线可以是 馈电器，以及可能是高架线或线缆或二者的组合。例如，其中实施本专利技术 的电力系统可以是电力传送或分布式网络或其组件，以及可能包括几个馈 电器。而且，本专利技术的使用不限于采用50赫兹或60赫兹基频的系统或不 限于任何特定的电压电平。图l是示例其中可以应用本专利技术的电网的简化图。该图形仅示出了用 于理解本专利技术所必需的组件。示范性网络可以是通过变电站馈电的中电压 (例如，20kV)的分布式网络，包括变压器10和母线20。所示网络还包括电线出口 (outlet),即，馈电器，其中一个30被分开显示。其它可能 的馈电器及其它网络部分，除电线30以外，被称为"背景网络"。该图形 还显示了在电线开始端30处的保护继电器单元40，以及接地故障点F。 保护继电器单元40可能位于变电站内。应当指出，在网络中可以有任意 数目的馈电器或其它网络元件。也可以有几个馈电变电站。更进一步，例 如，本专利技术可以被利用于没有变压器10的交换站。网络是三相网络，虽 然为了清晰起见，图形中没有显示这些相。在图l的示范性系统中，本发 明的功能可以位于继电器单元40中。也有可能只在单元40的位置处执行 一些测量，然后把结果传送到另一位置中的单元用于进一步处理。换句话 说，单元40可以仅仅是测量单元。下面，其中使用本专利技术的三相电系统的三个相被称为Ll， L2和L3。 所监控的电流和电压值优选地由合适的测量装备获得，测量装备包M连 接到电系统的相的电流和电压变换器(图中未显示)。在大多数现有的保 护系统中，这些值已经可用，因此本专利技术的实施不必需*何单独的测量 装备。如何得到这些值是与本专利技术的基本想法无关的，并取决于要,控 的具体的电系统。要 控的电系统的三相电线30上的相对地故障F和 对应的三相电线的故障相Ll， L2或L3可通过例如与该电系统相关的保 护继电器40被检测。相对地故障如何得以检测以及对应的故障相如何得 以识别的具体方式是与本专利技术的基本想法无关的。本专利技术利用电线的等效负载距离的概念。为了简要起见，等效负栽距 离以下被称为"ELD"。 ELD的概念，或M s，表示等效负载点距测量 点的距离，该等效负载点等于被建模为集中在电线的单个点中的电线的总 负载。换句话说，通过对电线的加载进行建模来对其加以考虑，优选地通 过用位于距测量点的距离为s[O...l单位(p.u.)处的虚拟的单个负载分接 头来对该加栽进行建模。^s代表该ELD，其可以通过计算或通过在主 网络中的测量得以确定，如以下更详细地示出的那样。图2进一步使参数s的导出和含义形象化。在所示的示范性情形中， 假定负载沿电线均匀分布。在图2中，实线显示实际的电压降。电压降的最大值出现在线的末端并用Udr。p(reaD代表。现在，如果该线的全部负栽被 集中为单个负栽分接头并位于距变电站的距离为S处，所得最大电压降将 等于实际的最大电压降Udr。p(r^。图2中的虚线显示当总负栽被集中在单 个负栽分接头中并位于距测量点距离为S时的电压降。图3示例了用于单个相对地故障的对称组件等效电路，其中负栽位于 距测量点(本实例中的变电站)的距离为s处且故障位于距测量点的距离 为d处。图3中所使用的符号如下Zis-正序源阻抗。&T =主变压器的正序阻抗。d二每单位故障距离(d = 0...1)。 s =等效负栽分接头的每单位距离。 g1Fd =每相的电线的正序阻抗。 =每相的负栽的正序阻抗' ^2S=负序源阻抗。&T =主变压器的负序阻抗。每相的电线的负序阻抗。 么2Ld — 每相的负载的负序阻抗。 &T =主变压器的零序阻抗。X0Bg =背景网M相的相对地导纳。 每相的电线的零序阻抗。XoFd =每相的电线的相对地导纳。 RF-故障电阻。L =在测量点处所测量的正序电流。In^-正序负栽电流。Sf =在故障位置处的故障组件电流。l2 =在测量点处测量的负序负载电流。!2Ld-负序负栽电流。Io =在测量点处测量的零序电流。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定电网的三相电线上相对地故障的位置的方法，该方法包括：监控在测量点处三相电线的电流和电压量，其特征在于，该方法包括在三相电线中出现故障后：当故障电流和负载电流的比值具有第一值时，基于所监控的电流量和电压量的值以及把所监控的电流量和电压量与故障距离相联系的公式，对应于等效负载距离确定表示故障距测量点的距离估值的第一故障距离线，其中，等效负载距离表示等效负载点距测量点的距离，该等效负载点等于被建模为集中在电线的单个点中的电线的总负载；当故障电流与负载电流的比值具有不同 于第一值的第二值时，基于监控的电流量和电压量的值以及把监控的电流量和电压量与故障距离相联系的公式，对应于等效负载距离确定表示故障距测量点的距离估值的至少一个第二故障距离线；确定所确定的故障距离线在叠加时相交处距测量点的距离；以及　基于所确 定的相交处的距离，确定测量点与故障点之间的距离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿里瓦尔罗斯，扬内阿尔托宁，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]