专利名称：基于定位函数相位突变特性的线路单端测距方法
技术领域：
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及采用定位函数相位突 变特性的线路单端故障测距方法。
背景技术：
高压输电线路担任着电能传输的重要任务，所经过的地形复杂，故障发生的概 率很大，严重威胁电网的安全运行。目前，中国的电压等级正从500kV向IOOOkV发 展，输电容量越来越大，其安全稳定性显得尤为重要。当发生故障时，快速查明原因并 迅速排除线路故障是保证可靠供电的重要举措，而准确的故障定位是排除故障的前提， 是查找输电线路故障点的重要依据，具有重要的经济效益和社会效益。在所有的线路故 障中，单相接地短路占80%以上，因此，基于分布参数研究一种适用于单相接地故障的 单端故障测距算法具有较强的工程实际意义。
目前故障测距主要有单端法和双端法。双端法原理上能够实现精确故障定位， 但需要知道双端的电气量，实际使用中还易受双端采样值同步性的影响。单端阻抗法故 障测距只需测量一侧信息，具有对硬件要求低、易于实现和算法稳定等优点，在中低压 线路中获得了广泛的应用。目前，单端测距的方法主要可以分为两类，一类为阻抗法， 另一类为行波法。行波法利用故障暂态行波的传送性质进行测距，精度高，不受运行方 式、过度电阻等影响，但对采样率要求很高，需要专门的录波装置，目前未获得实质性 的应用。阻抗法利用故障后的电压、电流量计算故障回路的阻抗，根据线路长度与阻抗 成正比的特性进行测距，简单可靠，但受到故障的过渡电阻、线路不完全对称等因素的 影响。由于高压输电线路分布电容的影响，单端阻抗法应用于高压输电线路故障测距时 存在很大的误差，特别是中高阻短路故障时，其测距结果会严重偏离真实故障距离，不 能满足现场的应用要求。基于集中参数的单端阻抗法不能直接应用于高压输电线路的故 障测距。发明内容
为解决上述单端测距方法存在的技术问题，本发明提供了一种基于定位函数相 位突变特性的线路单端故障测距方法，包括以下步骤
(1)若A相接地故障，提取故障后高压线路m端A相电压、电流、A、4八和m 端负序、零序电流/mA2、。,确定零序补偿系数1^、参考位置的操作电压t>。p_A及故障点 的电压,由此构造相应的定位函数f;
(2)初始包含故障点的区域为(Ibegm，Iend) = (0，Imn)；
(3)将包含故障点的区域(lbegm，Iaid)进行N等分，利用m端电气量进行推导， 得出(Itegm，Iend)区域内每一等分点处的定位函数相角；根据定位函数相位大小判断等分 点与故障点的位置关系
1)定位函数相角e (-90°，90° )，等分点位于故障点左侧；
2)定位函数相角e (90°，270° )，等分点位于故障点右侧；
由此判据找到两个相邻等分点k和k+Ι，其定位函数相角分别位于(-90°， 90° )和(90°，270° )，则此时包含故障点的区域(Ibegm，Iend) = (lk, lk+1)；设定一个 最小等分区域阀值Δ[email protected]，重复⑶直至Iaid-Itegm < Alset,则能够得出包含故障点的最小等 分区域(Ibegmm，1 endm' ‘
(4)在包含故障点的最小等分区域(Itegmm，Iendm)内根据Imx在Imf前后变化时定位 函数相位会发生唯一一次阶跃式跳变这一特征进行定位
1)确定步长Δ1;
2)参考位置ImxWlb6gmm开始以Δ1为步长递增至l6ndm，计算各点处定位函数的相 角；
3)寻找确定某一参考位置lmx，使得满足在Imx-Al处定位函数相角位于(-90°， 90° )，在Imx处定位函数相角位于(90°，270° )，则故障位置f距m端的故障距离Imf = Imx-Δ1/2。
步骤(1)所述的零序补偿系数通过传输线方程可以得到，计算公式为
权利要求
1.基于定位函数相位突变特性的线路单端测距方法，其特征在于，包括以下步骤(1)若A相接地故障，提取故障后高压线路m端A相电压、电流OmA、端负 序、零序电流/mA2、确定零序补偿系数h、参考位置的操作电压t>。p.A&故障点的电压 /Α，由此构造相应的定位函数f ；(2)初始包含故障点的区域为(Ibegm，Iend)= (0，Imn)；(3)将包含故障点的区域(ltegm，Ind)进行N等分，利用m端电气量进行推导，得出 (Ibegm, Iend)区域内每一等分点处的定位函数相角；根据定位函数相位大小判断等分点与 故障点的位置关系1)定位函数相角e(-90°，90° )，等分点位于故障点左侧；2)定位函数相角e(90°，270° )，等分点位于故障点右侧；由此判据找到两个相邻等分点k和k+Ι，其定位函数相角分别位于(-90°，90° )和 (90°，270° )，则此时包含故障点的区域(lbegm，Iend) = (lk，lk+1)；设定一个最小等分 区域阀值Alsrt,重复(3)直至Ind-Itegm < Alset,则能够得出包含故障点的最小等分区域(lbeginm ‘ ^endm^ (4)在包含故障点的最小等分区域(ltegmm，Iendm)内根据Imx在Imf前后变化时定位函数 相位会发生唯一一次阶跃式跳变这一特征进行定位1)确定步长Δ1；2)参考位置ImxWlb6gmm开始以Δ1为步长递增至l6ndm，计算各点处定位函数的相角；3)寻找确定某一参考位置Imx,使得满足在Imx-Al处定位函数相角位于(-90°， 90° )，在Imx处定位函数相角位于(90°，270° )，则故障位置f距m端的故障距离Imf = Imx-Δ1/2。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的零序补偿系数通过传输 线方程可以得到，计算公式为
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的参考位置电压通过m端 的相电压电流求解，计算公式为
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的故障点电压&/A通过m 端的相电压和序电流进行求解，计算公式为
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的定位函数通过m端的 相电压、参考位置操作电压及故障电压构造，计算公式为
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤⑶中所述的Alsrt根据实际精度要 求灵活进行区间大小的设定。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的步长Δ1根据实际对测 距精度和测距速度的要求设定。
全文摘要
本发明属于电力系统继电保护技术领域，公开了一种基于定位函数相位突变特性的线路单端测距方法。该方法基于分布参数，利用单端的电气量，推导参考位置的操作电压、故障点电压，构造定位函数。当参考位置位于故障点左侧和右侧时，定位函数具有不同的相位特性；当参考位置在故障点前后变化时，定位函数的相位会发生唯一一次阶跃性突变。对线路进行N等分，利用相位特性确定含故障点的等分区域，进一步缩小步长在该区域内确定相位突变的位置，即可实现单端快速故障定位。该方法克服了传统单端测距法的不足，理论上不受分布式电容、过渡电阻、对侧运行方式、通讯设施、负荷电流等因素的影响。算法简单可靠易实现，具有很强的使用价值。
文档编号G01R31/08GK102023275SQ201010293770
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者叶东华, 曾惠敏, 林富洪, 王增平, 马静 申请人:华北电力大学