基于线电压量测的配电网T型不换位线路故障测距方法技术

本发明专利技术涉及线路检测领域，特涉及基于线电压量测的配电网T型不换位线路故障测距方法。本发明专利技术首先基于三相电压电流，根据自感和互感关系建立测距方程组。再将方程组进行差分处理和变量代换，用线电压替代无法量测的相电压，形成新的测距方程组。随后分别求解假设故障发生在不同区段的三个方程组后，根据给定的筛选依据，筛选出正确的测距结果。仿真结果表明，该测距方法不受故障类型、过渡电阻的影响，测距精度高。精度高。精度高。

【技术实现步骤摘要】
基于线电压量测的配电网T型不换位线路故障测距方法


[0001]本专利技术涉及线路检测领域，特涉及基于线电压量测的配电网T型不换位线路故障测距方法。

技术介绍

[0002]在我国的配电网中，电压互感器通常使用V/V接线，只能测得两个线电压而无法获得完整的三相电压。同时由于配电网规划建设相对落后，缺乏统一的设备选型标准，所以配电网所使用的设备质量参差不齐，性能和参数方面存在较大差异，线路阻抗参数不准确甚至未知。在没有相电压和准确线路参数的条件下，现有的阻抗测距算法无法直接在配电网中应用。此外，配电网通常线路长度较短，存在线路不换位运行的现象，导致了线路参数的不对称，再加上配电网独有的线电压量测条件，现有的故障测距方法无法进行故障测距。
[0003]传统的对称分量法只能解耦三相对称的线路而无法适用于不换位线路，现有文献对于不换位线路的处理方法主要有两种。第一种方法是基于相模变换对三相不换位线路进行高精度解耦，将相互耦合的相分量转换为相互独立的模分量，再进行故障测距，这种方法的关键在于求解相模变换矩阵。但这些方法需要精确的线路参数，在解耦或计算参数时也会引入较大的误差，实际工程中使用较少。第二种方法是充分考虑不换位线路的相间耦合，列写三相网络的电压方程并进行故障测距。该方法的优点在于无需进行线路参数的解耦，避免了不换位线路参数解耦环节引入误差，在考虑线路的自感和互感关系后列写故障测距方程，也使得方程的物理意义更加直观。这类方法要求线路准确参数和拓扑已知，这在配电网中通常难以实现。
[0004]由于配电网和输电网的差异，以上方法无法直接运用于配电网进行故障测距，主要原因有三点。第一，输电网的电压互感器大多采用Y/Y接线方式，能够测得完整的三相电压，故障测距方法在计算电压序分量时没有任何困难；35kV及以下的配电网中性点通常采用小电流接地的方式，导致配电网与大地之间缺少实际的电气连接，地电位失去参考的意义，所以电压互感器普遍使用不完全星形联结，又称“V/V”接线，如图1所示，根据配电网运行规程，实际工程中的量测装置仅能获得两个线电压，无法获得三相电压，从而造成现有阻抗测距法难以应用。
[0005]第二，输电网线路参数的管理比较严格，线路参数相对准确；配电网规划建设相对落后，缺乏统一的设备选型标准，所以配电网使用的设备在性能和参数方面存在较大差异。很多情况下线路阻抗参数不准确甚至未知，这也成为影响阻抗法故障测距精度的重要原因。
[0006]第三，在输电线路中，为了减少由于三相导线的线间距离不相等导致的电力系统正常运行时电流和电压的不对称，工程上往往会将三相导线每隔一段距离就进行换位，使得每相导线都均匀地处在三个不同的位置上。而在配电网络中，由于线路距离较短以及考虑经济因素，配电网中常有三相不换位线路运行。线路不换位导致参数不对称，进而造成三相电流和电压均不对称的现象，使得对称分量解耦方法失效。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于线电压量测的配电网T型不换位线路故障测距方法。由于不换位线路的参数无法完全解耦，直接使用对称分量法又会引入很大的误差，所以本专利技术在充分考虑不换位线路的相间互感后，直接基于三相网络中的自感和互感关系建立故障测距方程。由于三相自感和互感关系始终存在，所以建立的故障测距方程适用于各种故障类型。在三相网络中，根据沿不同路径计算分接点处电压相等以及沿不同路径计算故障点处电压相等的原理建立测距方程。然后，通过方程组的差分处理和变量代换，用可以量测的线电压取代无法量测的相电压，最后将故障位置、分接点位置和线路阻抗参数的差值一起进行数值求解。本专利技术的方法不受故障类型、过渡电阻的影响，测距精度较好。
[0008]本专利技术的技术方案是：基于线电压量测的配电网T型不换位线路故障测距方法，具体步骤是：
[0009]步骤1.输入MN线路全长L
mn
,PT段线路全长L
pt
，实时测量三个终端的电压电流数据，即通过μMPMU获取M、N、P三个终端线电压和相电流的采样值；
[0010]步骤2.判定故障的发生，故障发生之前采集的电压、电流值为故障前线电压、相电流值；故障发生之后采集的电压、电流值为故障后线电压、相电流值；
[0011]步骤3.假设故障分别发生在MT段，NT段和PT段，根据沿不同路径计算分接点处电压相等以及沿不同路径计算故障点电压相等的原理建立故障测距方程组；
[0012]步骤4.对3个方程组分别进行方程组进行差分处理和变量代换，用线电压替代无法量测的相电压；
[0013]步骤5.判断MT段、NT段PT段测距方程组的解是否满足筛选依据，将满足筛选依据的测距方程组的解作为测距结果。
[0014]本专利技术的技术方案是：本专利技术的有益效果是：不需要完整的三相电压量测，不需要线路的精确参数，发生各种类型的短路故障时，误差很小，故障测距具有很高的精度。
附图说明
[0015]图1两台单相电压互感器V/V接线。
[0016]图2配电网T型不换位线路故障示意图。
[0017]图3 T型不换位线路故障测距方法流程图。
[0018]图4 MT段发生a
‑
g故障后测距误差。
[0019]图5 MT段发生a
‑
b故障后测距误差。
[0020]图6 MT段发生a
‑
b
‑
g故障后测距误差。
[0021]图7 MT段发生a
‑
b
‑
c故障后测距误差。
[0022]图8 NT段发生a
‑
g故障后测距误差。
[0023]图9 NT段发生a
‑
b故障后测距误差。
[0024]图10 NT段发生a
‑
b
‑
g故障后测距误差。
[0025]图11 NT段发生a
‑
b
‑
c故障后测距误差。
[0026]图12 PT段发生a
‑
g故障后测距误差。
[0027]图13 PT段发生a
‑
b故障后测距误差。
[0028]图14 PT段发生a
‑
b
‑
g故障后测距误差。
[0029]图15 PT段发生a
‑
b
‑
c故障后测距误差。
具体实施方式
[0030]以下结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0031]由于线路不换位，线路参数不对称，无法利用对称分量法进行解耦，因此直接基于三相网络的自感和互感关系建立故障测距方程。
[0032]步骤1.采集基础数据，输入MN线路全长L
mn
,PT段线路全长L
pt
，实时测量三个终端的电压电流数据，即通过μMPMU测量M、N、P三个终端线电压、相电流值；
[0033]T型不换位线路如图2所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于线电压量测的配电网T型不换位线路故障测距方法，具体步骤是：步骤1.输入MN线路全长L
mn
,PT段线路全长L
pt
，实时测量三个终端的电压电流数据，即通过μMPMU获取M、N、P三个终端线电压和相电流的采样值；步骤2.判定故障的发生，故障发生之前采集的电压、电流值为故障前线电压、相电流值；故障发生之后采集的电压、电流值为故障后线电压、相电流值；步骤3.假设故障分别发生在MT段，NT段和PT段，根据沿不同路径计算分接点处电压相等以及沿不同路径计算故障点电压相等的原理建立故障测距方程组；步骤4.对3个方程组分别进行方程组进行差分处理和变量代换，用线电压替代无法量测的相电压。步骤5.判断MT段、NT段PT段测距方程组的解是否满足筛选依据，将满足筛选依据的测距方程组的解作为测距结果。2.根据权利要求1所述的基于线电压量测的配电网T型不换位线路故障测距方法，其特征在于：步骤3中MT段测距方程为公式10：步骤3中MT段测距方程为公式10：步骤3中MT段测距方程为公式10：步骤3中MT段测距方程为公式10：步骤3中MT段测距方程为公式10：
NT段测距方程为公式11：NT段测距方程为公式11：NT段测距方程为公式11：
PT段测距方程为公式12：PT段测距方程为公式12：
本发明中，各变量定义如下,下标M、N和P分别对应各端，下标po表示故障后，下标pre表示故障前：故障后M端母线的a，b，c三相电压故障后N端母线的a，b，c三相电压故障后P端母线的a，b，c三相电压故障后从N端推算分接点T的a，b，c三相电压
故障后从P端推算分接点T的a，b，c三相电压故障后从M端推算故障点的a，b，c三相电压故障后从分接点T推算故障点的a，b，c三相电压故障后M端线路的a，b，c三相电流故障后N端线路的a，b，c三相电流故障后P端线路的a，b，c三相电流故障前M端母线的a，b，c三相电压故障前N端母线的a，b，c三相电压故障前P端母线的a，b，c三相电压故障前从N端推算分接点的a，b，c三相电压故障前从P端推算分接点的a，b，c三相电压故障前从M端推算故障点的a，b，c三相电压故障前从分接点T推算故障点的a，b，c三相电压故障前M端线路的a，b，c三相电流故障前N端线路的a，b，c三相电流故障前P端线路的a，b，c三相电流故障后M端母线的ab间及bc间线电压故障后N端母线的ab和bc间线电压故障后P端母线的ab和bc间线电压故障前M端母线的ab和bc间线电压故障前N端母线的ab和bc间线电压故障前P端母线的ab和bc间线电压z
s1
线路MN单位长度自阻抗z
ab1
,z
ac1
,z
bc1
线路MN的ab间，ac间，bc间单位长度互阻抗z
s2
线路PT的单位长度自阻抗z
ab2
,z
ac2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：文韬，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，
类型：发明
国别省市：