输电线路故障测距方法及系统、输电线路保护方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种输电线路故障测距方法及系统、输电线路保护方法及系统，本发明专利技术通过计及电容电流的线性方程计算故障位置，在故障测距中考虑了电容电流的影响，极大提升了测距精度,减少了因电容电流带来的误差；并且本发明专利技术仅需采集少量的电压和电流，可在低采样率下实现金属性短路故障定位。实现金属性短路故障定位。实现金属性短路故障定位。

【技术实现步骤摘要】
输电线路故障测距方法及系统、输电线路保护方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种输电线路故障测距方法及系统、输电线路保护方法及系统，属于继电保护中输电线路保护领域。

技术介绍

[0002]随着输电线路容量与电压等级的逐渐提高，现代电力系统日益复杂，输电线路的精确故障测距对提高系统稳定性、保障电力系统安全运行有着重要意义。高压输电线路远距离故障时电容电流作用明显，现有的故障测距方法难以消除电容电流影响带来的误差。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种输电线路故障测距方法及系统、输电线路保护方法及系统，解决了
技术介绍
中披露的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]输电线路故障测距方法，包括：
[0006]采集金属性接地故障后输电线路保护安装处的多个不同时刻的电压和电流；其中，输电线路为单端量保护的输电线路；
[0007]根据预先构建的测距模型、多个不同时刻的电压和电流，计算故障位置；其中，故障位置为金属性接地故障点到保护安装处的距离，测距模型为计及电容电流的线性方程，故障位置为线性方程中的待求参数。
[0008]预先构建测距模型包括：
[0009]将金属性接地故障后输电线路等效为π型线路，构建关于故障位置、保护安装处电压以及保护安装处电流的输电线路时域微分方程；其中，保护安装处电流为流经输电线路电感的电流和输电线路电容的电流之和；
[0010]消去输电线路时域微分方程中的电感电流和电容电流，并将输电线路时域微分方程转换为差分方程；
[0011]采用不同的独立变量替换差分方程中故障位置的一次项和二次项，获得测距模型。
[0012]输电线路时域微分方程为：
[0013][0014]其中，u为保护安装处电压，i为保护安装处电流，p为故障位置，R为输电线路单位长度的电阻，L为输电线路单位长度的电感值，C为输电线路单位长度的电容值。
[0015]差分方程为：
[0016][0017]其中，u
k+1
为第k+1个采样时刻的保护安装处电压，u
k+3
为第k+3个采样时刻的保护安装处电压，u
k
‑1为第k
‑
1个采样时刻的保护安装处电压，u
k+2
为第k+2个采样时刻的保护安装处电压，u
k
为第k个采样时刻的保护安装处电压，i
k
为第k个采样时刻的保护安装处电流，i
k+2
为第k+2个采样时刻的保护安装处电流，ω为交流电压电流信号的角频率，T
S
为采样间隔。
[0018]测距模型为：
[0019][0020]其中，x1、x2均为独立变量，x1＝p，x2＝p2。
[0021]输电线路故障测距系统，包括：
[0022]采样模块，采集金属性接地故障后输电线路保护安装处的多个不同时刻的电压和电流；其中，输电线路为单端量保护的输电线路；
[0023]计算模块，根据预先构建的测距模型、多个不同时刻的电压和电流，计算故障位置；其中，故障位置为金属性接地故障点到保护安装处的距离，测距模型为计及电容电流的线性方程，故障位置为线性方程中的待求参数。
[0024]还包括预先构建模块，用以预先构建的测距模型；
[0025]预先构建模块包括：
[0026]微分方程模块，将金属性接地故障后输电线路等效为π型线路，构建关于故障位置、保护安装处电压以及保护安装处电流的输电线路时域微分方程；其中，保护安装处电流为流经输电线路电感的电流和输电线路电容的电流之和；
[0027]差分方程模块，消去输电线路时域微分方程中的电感电流和电容电流，并将输电线路时域微分方程转换为差分方程；
[0028]线性方程模块，采用不同的独立变量替换差分方程中故障位置的一次项和二次项，获得测距模型。
[0029]输电线路保护方法，包括：
[0030]采用输电线路故障测距方法，计算故障位置；
[0031]若故障位于保护范围内，进行故障保护动作。
[0032]输电线路保护系统，包括：
[0033]位置计算模块，采用输电线路故障测距方法，计算故障位置；
[0034]判断模块，若故障位于保护范围内，进行故障保护动作。
[0035]一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行输电线路故障测距方法或输电线路保护方法。
[0036]一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行输电线路故障测距方法或输电线路保护方法的指令。
[0037]本专利技术所达到的有益效果：1、本专利技术通过计及电容电流的线性方程计算故障位置，在故障测距中考虑了电容电流的影响，极大提升了测距精度,减少了因电容电流带来的误差；2、本专利技术通过计及电容电流的线性方程计算故障位置，仅需采集少量的电压和电流，可在低采样率下实现金属性短路故障定位。
附图说明
[0038]图1为输电线路故障测距方法的流程图；
[0039]图2为单相金属性接地故障等效网络图；
[0040]图3为相间金属性故障等效网络图；
[0041]图4为输电线路保护方法的流程图。
具体实施方式
[0042]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0043]如图1所示，输电线路故障测距方法，包括以下步骤：
[0044]步骤1，采集金属性接地故障后输电线路保护安装处的多个不同时刻的电压和电流；其中，输电线路为单端量保护的输电线路；
[0045]步骤2，根据预先构建的测距模型、多个不同时刻的电压和电流，计算故障位置；其中，故障位置为金属性接地故障点到保护安装处的距离，测距模型为计及电容电流的线性方程，故障位置为线性方程中的待求参数。
[0046]上述测距方法通过计及电容电流的线性方程计算故障位置，在故障测距中考虑了电容电流的影响，极大提升了测距精度,减少了因电容电流带来的误差。
[0047]上述方法中，在测距之前需要先对输电线路的测距模型，构建过程可以如下：
[0048]1)获取输电线路单位长度的电阻、电感、电容等参数，以故障位置作为未知变量，将金属性接地故障后输电线路等效为π型线路，构建关于故障位置、保护安装处电压以及保护安装处电流的输电线路时域微分方程。
[0049]输电线路时域微分方程的公式为：
[0050][0051]其中，u为保护安装处电压，i为保护安装处电流，p为故障位置，R为输电线路单位长度的电阻，L为输电线路单位长度的电感值，C为输电线路单位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.输电线路故障测距方法，其特征在于，包括：采集金属性接地故障后输电线路保护安装处的多个不同时刻的电压和电流；其中，输电线路为单端量保护的输电线路；根据预先构建的测距模型、多个不同时刻的电压和电流，计算故障位置；其中，故障位置为金属性接地故障点到保护安装处的距离，测距模型为计及电容电流的线性方程，故障位置为线性方程中的待求参数。2.根据权利要求1所述的输电线路故障测距方法，其特征在于，预先构建测距模型包括：将金属性接地故障后输电线路等效为π型线路，构建关于故障位置、保护安装处电压以及保护安装处电流的输电线路时域微分方程；其中，保护安装处电流为流经输电线路电感的电流和输电线路电容的电流之和；消去输电线路时域微分方程中的电感电流和电容电流，并将输电线路时域微分方程转换为差分方程；采用不同的独立变量替换差分方程中故障位置的一次项和二次项，获得测距模型。3.根据权利要求2所述的输电线路故障测距方法，其特征在于，输电线路时域微分方程为：其中，u为保护安装处电压，i为保护安装处电流，p为故障位置，R为输电线路单位长度的电阻，L为输电线路单位长度的电感值，C为输电线路单位长度的电容值。4.根据权利要求3所述的输电线路故障测距方法，其特征在于，差分方程为：其中，u
k+1
为第k+1个采样时刻的保护安装处电压，u
k+3
为第k+3个采样时刻的保护安装处电压，u
k
‑1为第k
‑
1个采样时刻的保护安装处电压，u
k+2
为第k+2个采样时刻的保护安装处电压，u
k
为第k个采样时刻的保护安装处电压，i
k
为第k个采样时刻的保护安装处电流，i
k+2
为第k+2个采样时刻的保护安装处电流，ω为交流电压电流信号的角频率，T
S
为采样间隔。5.根据权利要求4所述的输电线路故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉平，吴通华，刘会荣，龚心怡，侯小凡，戴魏，洪丰，李新东，吴丹，刘建，陈舒，齐贝贝，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：