专利名称：：基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法
技术领域：
：本发明涉及同塔四回输电线路故障选相方法，具体涉及一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法。
背景技术：
：随着我国经济协调快速发展，作为国民经济命脉的电力工业正处于大发展阶段，电网规模得到快速扩张，电网结构、输电方式等方面都发生了巨大的变化。其中，由于我国特别是华东、华北、华南等沿海地区人口密集，民房建筑多，可用耕地日益减少，拆迁赔偿费越来越高，输电线路走廊通道资源受到制约的矛盾越发突出。因此，为了提高线路单位走廊的输电容量和土地利用率，降低电力建设成本，同塔多回输电方式已成为我国电网建设的必然趋势。输电线路担负着传送电能的重要任务，是电力系统的命脉，国内外都发生过由于输电线路故障而诱发的电力系统瓦解的灾难性大事故。可见，输电线路故障直接威胁到电力系统的安全可靠运行，关系到国民经济能否稳定快速发展。所以，如果输电线路发生故障，必须快速准确地实现故障的识别与切除。而故障选相则是高压输电线路继电保护的一个关键环节，其快速准确地选相对于确保输电线路安全和电力系统稳定有着积极意义。此夕卜，故障选相在常规保护装置中为综合重合闸服务。但是，由于同塔四回线路导线间存在非常复杂的耦合互感，现有的基于12序分量的故障选相原理，受系统阻抗的影响，当系统发生振荡，尤其发生快速振荡时，选相元件可能误判。因此亟需不受系统阻抗影响的同塔四回输电线路故障选相方法。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供了一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，该方法不受系统阻抗的影响，具有准确性高的优点。本发明的目的通过下述技术方案实现一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，包括以下步骤(1)数据处理根据已知的同塔四回输电线路测量端的各回线各相电流瞬时值，采用傅氏算法计算线路测量端的各回线各相的故障电流工频相量；其中四回线分别用I、II、III、IV表示，各回线三相分别用A、B、C表示;(2)解耦处理求出同塔四回输电线路的四回线解耦变换矩阵，并对各回线各相的故障电流工频相量进行解耦变换，求出同塔四回输电线路测量端流入线路的四模量各序故障电流工频相量，其中E表示同向分量，环流分量分别用F、G、H表示，1表示正序分量，2表示负序分量，0表示零序分量；提取解耦变换后的正、负序环流分量；(3)计算环流量电流的相角差根据步骤(2)解耦变换后的正、负序环流分量，分别计算F模正序与G模正序故障电流之间的相角差、F模负序与G模负序故障电流之间的相角差、G模正序与H模正序故障电流之间的相角差、G模负序与H模负序故障电流之间的相角差；(4)故障选线由步骤(3)计算得到的环流量电流的相角差，在步骤(2)解耦处理的基础上，根据不同回线故障时环流量故障电流的相角特征，建立不同回线故障的判据，判断故障回线；(5)计算序电流的相角差由步骤(2)得到的正、负序环流分量，分别计算F模正序与F模负序故障电流之间的相角差、G模正序与G模负序故障电流之间的相角差、H模正序与H模负序故障电流之间的相角差；(6)故障选相由步骤⑷判别的故障回线，和步骤(5)计算得到的序电流相角差，基于对称分量法和单回线故障的正、负序电流相角特征，建立单回线不同相故障的判据，判别故障相，从而确定故障回线与故障相。为更好的实现本发明，所述步骤(1)数据处理，具体包括以下步骤Si.1采集同塔四回输电线路测量端的各回线三相故障电流瞬时值，i(t)表示t时刻m回线η相的电流瞬时值，其中me(I，II，III，IV)，ηe(Α,B,C)；Si.2利用傅氏算法分别计算步骤Si.1中各回线三相的故障电流工频相量，九表示m回线η相的故障电流工频相量，其中me(I，II，III，IV)，ηe(A，B，C)。所述步骤Si.2利用傅氏算法分别计算步骤Si.1中各回线三相的故障电流工频相量，具体是指设故障时刻为0时刻，取k=1，2，3，···，NC，其中Nc为一工频周期采样点数，由采样频率fs决定，即N。=Tcfs,Tc为工频周期，采样间隔ΔΤ=l/fs，对任意回线任意相电流的瞬时值都有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中e为自然常数，j为虚数符号，ω为工频角频率，ω=2πfs,(kΔΤ)表示m回线η相电流在kAT时刻的瞬时值，/m表示m回线η相电流的工频相量，me(I，II，III，IV),ηe(Α,B,C)。所述步骤(2)解耦处理，具体包括以下步骤S2.1求出同塔四回输电线路的四回线解耦变换矩阵根据任意多个不平衡的相量系统分解为平衡相量系统的变换形式，将同塔四回输电线路的各回线三相看成是一组导线，则同塔四回输电线路等效为四个不平衡的相量系统，有如下矩阵式表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>，分别对应表示I、II、III、IV回线的电流相量，表示同向模量，/p/p/y*别对应表示为F、G、H环流模量，由于I、II、III、IV回线的电流相量为三相系统，同向模量和F、G、H环流模量也为三相系统，则上式应写成<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中，E3x3为3X3的单位矩阵，iiP,iUP,iWP,iWP分别对应表示为I、II、III、IV回线的三相电流相量，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>cf；其中、表示1回线A相的电流工频相量，、表示I回线B相的电流工频相量，4；表示I回线C相的电流工频相量，/皿表示II回线A相的电流工频相量，/皿表示II回线B相的电流工频相量，表示II回线C相的电流工频相量，//Μ表示III回线A相的电流工频相量，表示III回线B相的电流工频相量，////e表示III回线C相的电流工频相量，表示IV回线A相的电流工频相量，表示IV回线B相的电流工频相量，Ζ·表示IV回线C相的电流工频相量；表示为同流量的三相电流相量，即/m[[/,/m,/^/-jFPjGPjHP分别对应表示为F、G、H环流量的三相电流<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中iEA表示同向E模量A相的电流工频相量，ΕΒ表示同向E模量B相的电流工频相量，iEC表示同向E模量C相的电流工频相量，/F/1表示环流F模量A相的电流工频相量，/㈣表示环流F模量B相的电流工频相量，表示环流F模量C相的电流工频相量，/⑶表示环流G模量A相的电流工频相量，/⑶表示环流G模量B相的电流工频相量，表示环流G模量C相的电流工频相量，/⑽表示环流H模量A相的电流工频相量，/皿表示环流H模量B相的电流工频相量，表示环流H模量C相的电流工频相量；对同向模量和环流模量的三相系统进行解耦，采用对称分量变换，则有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中，A为对称分量变换矩阵，fl=eW。。，其中e为自然常数，j为虚数符号，表示为同向E模量的序分量电流，即=[ΕΙ,Ε2,Ε0分别对应表示为环流f、g、η模量的序分量电流相量，即/FM=[iF1,iF2,iFQ]T，iGM=[iGl,iG2,iGj，^=HJmf；其中/￡1表示同向E模量正序电流相量，4表示同向E模量负序电流相量，/m表示同向E模量零序电流相量，/”表示环流F模量正序电流，/表示环流F模量负序电流，。表示环流F模量零序电流，表示环流G模量正序电流，&2表示环流G模量负序电流，/m示环流G模量零序电流，/趴表示环流H模量正序电流，/⑴表示环流H模量负序电流，示环流H模量零序电流；则有同塔四回输电线路的解耦变换式<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>设M为同塔四回输电线路的解耦变换矩阵，则<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>S2.2对线路测量端的各回线各相故障电流工频相量进行解耦变换Im=MIp其中，^为同塔四回输电线路测量端流入线路的四回线各相故障电流工频相量，Ip=UiaJisJicJπαJIiBJncjiiiaJUIBJmcJivaJIVBJivcf；/M为同塔四回输电线路测量端流入线路的四模量各序故障电流工频相量，Im=[IE1,Ie2，Ieo，Ifi,If2,Ifo,Igi,IG2,IGQ,Im,ΙΗ2^Ηο\；S2.3提取解耦变换后的正、负序环流分量，即提取冬、4、厶2、L·、4ι,^m、禾口Λ/2ο所述步骤(3)计算环流量电流的相角差，具体是指根据步骤S2.3提取的解耦变换后的正、负序环流分量厶！、4i、hi、jGi、4i、4、4和分别计算角差外_G1，奍2与42的相角差外_G2,‘与/肌的相角差冬2与的相角差給-H2·<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>其中，AngleO表示相量的相角函数。所述步骤⑷故障选线，具体是指S4.1分析不同回线故障的故障特征将解耦变换矩阵M写为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>,其中，I12<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>代入S2.2中对线路测量端的各回线各相故障电流工频相量进行解耦变换公式，得解耦变换公式2<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>根据同塔四回输电线路发生故障时，不同回线故障的不同故障边界条件，建立不同回线故障的判据(a)若I回线发生任意类型故障，则有iIIp=ζ1<中肌_2<120°+φ拟'300°-Pdzl<φΡ1_2<300°+φ±2D)当’300°-化2<φοι_2<300°+^2，则为AB相故障；Ε)当<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>，则为BC相接地故障；F)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>则为AC相接地故障；根据步骤(5)计算出的环流量电流/^与&的相角差2，的相角差彻-2，&与‘的相角差^π_2，及上述单回线不同相故障的判据，判别故障相。优选的，所述相位裕度I1的取值范围从0°至45°。优选的，所述单回线不同相故障判据的相位裕度^fc2取值范围从0°至30°。本发明的工作原理本发明一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，是利用同塔四回输电线路解耦变换和同塔四回输电线路环流量实现故障回线判别的方法。由于同塔四回输电线路存在复杂的线间互感和相间互感，需要对其进行解耦，通过建立同塔四回输电线路解耦变换矩阵，对同塔四回输电线路故障电流进行解耦变换，将12个相分量变换为12个序分量，当输电线路处于故障状态下，各序分量将包含不同的故障特性，分析不同回线故障时故障电流环流量的相角特征，构建同塔四回输电线路故障选线判据，判断故障回线，然后利用对称分量法和单回线不同相故障的正、负序电流的相角特征，构建同塔四回输电线路故障选相判据，从而得到一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果第一、可靠性高现有的同塔四回输电线路故障选相方法，在系统发生振荡尤其是快速振荡时，可能发生误选，可靠性较低；由于本发明中线路两端电压的环流分量为零，环流量故障等效序网不含线路外系统，即与线路外系统无关，因此本发明方法不受系统阻抗的影响，在系统发生振荡避免了选相元件发生误选的可能，提高了系统的稳定性及故障选相的可靠性；第二、运算量少本发明方法基于所提的同塔四回输电线路解耦矩阵，仅需提取故障环流量即可实现利用电流相角差的故障选相，运算量少，易于实现快速的故障选相元件；第三、满足自动重合闸的需要本发明方法利用环流模量和正、负序分量相互间的相角关系实现的电流选相原理，完全能满足自动重合闸的需要；第四、实用性强本发明方法原理简单，确定故障类型和故障相别时裕度角较大，可以根据具体的设备情况及需要的精度，确定故障类型和故障相别时裕度角，有很高的选相精度和选相可靠性。图1是本发明一种同塔四回输电系统的示意图；图2是本发明本发明基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法的流程图。具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例如图1所示，一种同塔四回输电系统，设输电线路左端为测量端，以测量端流入输电线路的方向为各回线电流的正方向，四回线分别用I、II、III、IV表示，各回线三相分别用A、B、C表示，如IA表示I回线A相、IIB表示II回线B相。该系统应用本发明基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，如图2所示，包括以下步骤Sl数据处理根据已知的同塔四回输电线路测量端的各回线各相电流瞬时值，采用傅氏算法计算线路测量端的各回线各相的故障电流工频相量；步骤Sl具体为Si.1采集同塔四回输电线路测量端的各回线三相故障电流瞬时值，i(t)表示t时刻m回线η相的电流瞬时值，其中me(I，II，III，IV)，ηe(Α,B,C)；即iIA(t)，iAB(t)，iic⑴，inA⑴，iIIB(t)，iIIC(t),iIIIA(t),iIIIB(t),iIIIC(t),iIVA(t)，iIVB(t),iIVC(t)，其中iIA(t)表示t时刻I回线A相的电流瞬时值，iIB(t)表示t时刻I回线B相的电流瞬时值，iIC(t)表示t时刻I回线C相的电流瞬时值，iIIA(t)表示t时刻II回线A相的电流瞬时值，iIIB(t)表示t时刻II回线B相的电流瞬时值，im(t)表示t时刻II回线C相的电流瞬时值，iIIIA(t)表示t时刻III回线A相的电流瞬时值，iIIIB(t)表示t时刻III回线B相的电流瞬时值，imc(t)表示t时刻III回线C相的电流瞬时值，iIVA(t)表示t时刻IV回线A相的电流瞬时值，iIVB(t)表示t时刻IV回线B相的电流瞬时值，iITC(t)表示t时刻IV回线C相的电流瞬时值；Si.2利用傅氏算法分别计算步骤Si.1中各回线三相的故障电流工频相量，设故障时刻为0时刻，取k=1,2,3,...，N。，其中N。为一工频周期采样点数，由采样频率仁决定，即Nc=Tcfs,Tc为工频周期20ms,ΔΤ=1/.fs，对任意回线任意相电流的瞬时值都有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>其中e为自然常数，j为虚数符号，ω为工频角频率，ω=2πfs,(kΔΤ)表示m回线η相电流在kAT时刻的瞬时值，/m表示m回线η相电流的工频相量，me(I，II，III，IV),ηe(Α,B,C)，其中、表示I回线A相的故障电流工频相量，、表示I回线B相的故障电流工频相量，4；表示I回线C相的故障电流工频相量，表示II回线A相的故障电流工频相量，/皿表示Π回线B相的故障电流工频相量，//Λ:表示II回线C相的故障电流工频相量，表示III回线A相的故障电流工频相量，表示III回线B相的故障电流工频相量，Lc表示III回线C相的故障电流工频相量，表示IV回线A相的故障电流工频相量，表示IV回线B相的故障电流工频相量，表示IV回线C相的故障电流工频相量。S2解耦处理求出同塔四回输电线路的四回线解耦变换矩阵，并对各回线各相的故障电流工频相量进行解耦变换，求出同塔四回输电线路测量端流入线路的四模量各序故障电流工频相量，其中E表示同向分量，环流分量分别用F、G、H表示，1表示正序分量，2表示负序分量，O表示零序分量；提取解耦变换后的正、负序环流分量；步骤S2具体为S2.1求出同塔四回输电线路的四回线解耦变换矩阵根据C.L.Forstescue在1918年提出的任意多个不平衡相量系统分解为平衡相量系统的变换形式，在此基础上，对同塔四回输电线路的各回线三相看成是一组导线(线路数取4)，则同塔四回输电线路可等效为四个不平衡的相量系统，可有如下矩阵式表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>表示为同流量的三相电流相量，即=[iEAjEB,iEC]T;iFP,iGP,iHP分别对应表示为F、G、H环流量的三相电流相量，即=[/%/_/%『Jgp=UGAJGBJGC]T,IHP=UHAJHBJHJ;其中4^表示同向E模量A相的电流工频相量，/皿表示同向E模量B相的电流工频相量，iEC表示同向E模量C相的电流工频相量，4^表示环流F模量A相的电流工频相量，/⑶表示环流F模量B相的电流工频相量，/&表示环流F模量C相的电流工频相量，/⑵表示环流G模量A相的电流工频相量，/⑶表示环流G模量B相的电流工频相量，表示环流G模量C相的电流工频相量，4^表示环流H模量A相的电流工频相量，/皿表示环流H模量B相的电流工频相量，/&表示环流H模量C相的电流工频相量；对同向模量和环流模量的三相系统进行解耦，采用对称分量变换，则有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>式中，A为对称分量变换矩阵，=y，其中e为自然常数，j为虚数符号，表示为同向ε模量的序分量电流，即^^[/…‘,ΛμΛμ，4μ分别对应表示为环流F、G、H模量的序分量电流相量，即/FM=[iFl,iF2,iF0]TjGM=[iGJgiJgoY，Ihm=UHJH2JHJ;其中/￡1表示同向E模量正序电流相量，Jfi2表示同向E模量负序电流相量，4)表示同向E模量零序电流相量，Zf,表示环流F模量正序电流，冬2表示环流F模量负序电流，。表示环流F模量零序电流，/。表示环流G模量正序电流，/表示环流G模量负序电流，/e()示环流G模量零序电流，/趴表示环流H模量正序电流，表示环流H模量负序电流，/矶示环流H模量零序电流；则有同塔四回输电线路的解耦变换式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>设M为同塔四回输电线路的解耦变换矩阵，则<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>其中a=一2°°，其中e为自然常数，j为虚数符号；经过严谨的推导，矩阵M的系数应该为1/12；但实际计算中，一般不需要乘上系数1/12也具有比较高的精度。S2.2对线路测量端的各回线各相故障电流工频相量进行解耦变换Im=MIp其中，为同塔四回输电线路测量端流入线路的四回线各相故障电流··········工步页相里，Ip~[Iia,Iib,Iic,Iiia,IiibjInc,Iijia,Iiiib，Iiiic,Iiva,Iivb,Iivc]；/#为同塔四回输电线路测量端流入线路的四模量各序故障电流工频相量，S2.3提取解耦变换后的正、负序环流分量，即提取厶、八2、42、Ifn、禾口。S3计算环流量电流的相角差根据步骤(2)解耦变换后的正、负序环流量故障电流，分别计算F模正序与G模正序故障电流之间的相角差、F模负序与G模负序故障电流之间的相角差、G模正序与H模正序故障电流之间的相角差、G模负序与H模负序故障电流之间的相角差；具体是指根据步骤S2.3提取的解耦变换后的正、负序环流分量、4i、iFi、iGi、4ι、42和42，分别计算角差外_G1，各2与42的相角差i^_G2，/G1与4,的相角差<PG-m,42与42的相角差給<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>其中，AngleO表示相量的相角函数。S4故障选线由步骤(3)计算得到的环流量电流的相角差，在步骤(2)解耦处理的基础上，根据不同回线故障时环流量故障电流的相角特征，建立不同回线故障的判据，判断故障回线；步骤S4具体包括S4.1分析不同回线故障的故障特征将解耦变换矩阵M写为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>,其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>代入S2.2中对线路测量端的各回线各相故障电流工频相量进行解耦变换公式，得解耦变换公式2<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>根据同塔四回输电线路发生故障时，不同回线故障的不同故障边界条件，建立不同回线故障的判据(a)若I回线发生任意类型故障，则有Jffl3=I^O5Of,////F=<180°+^ifel180°-<^2<180°+^ifel90°-φ,,<φΡr,<90°+D)当I。Ψρ-°2_ΨΛ，则为IV回线故障。90°-^,轮—肌<90°+SQ0Idz,PG-H2<90°+(PdzlS5计算序电流的相角差由步骤(2)得到的环流量故障电流，分别计算F模正序与F模负序故障电流之间的相角差、G模正序与G模负序故障电流之间的相角差、H模正序与H模负序故障电流之间的相角差；步骤S5具体为在判断故障回线后，对故障回线进行故障相判别，分别计算环流量电流/”与/^的相角差外W，Aj1与夂2的相角差外W,与八2的相角差<φοι_2=Angle(iol/iG2)fm_2=Angle(im/Η2)其中，AngleO表示相量的相角函数。S6故障选相由步骤⑷判别的故障回线，和步骤(5)计算得到的序电流相角差，基于对称分量法和单回线故障的正、负序电流相角特征，建立单回线不同相故障的判据，判别故障相，从而确定故障回线与故障相。步骤S6具体为基于现有的对称分量法分析单回线各种故障类型的正、负序分量的故障特征，得表2所示的单回线各相故障时的故障特征表2各相故障的环流量特征<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>设单回线不同相故障判据的相位裕度为化2，所述单回线不同相故障判据的相位裕度化2取值范围从0°至30°，本实施例中^2取值为30°，则有故障选相的判据为-<Pdzl<^Fl-I<ΨζΑ)当j-(Pdzl<φα,_2<Pdz2，则为A相故障；ΓΨζ<ΨΗΙ-2<Pdzl'240°-^z2<粉_2<240°+仏2B)当240°-L2<彻-2<240°+2,则为B相故障；C)当120。-2<φοι_2<120°+2，则为C相故障；'300°-^ife2<^<300°+^D)当丨1300。-φ±2<φω_2<300。+φ±1，则为AB相故障；300ο-^2<^_2<300ο+^2'η0°-φιΙζ2<φΡ^2<\^ο+φζ2Ε)当ΙΒΟΟ-^^^^ζΙδΟ。+^^，则为BC相接地故障；μθ°-φ2<φΗ,_2<ηθ°+φζ2'β0°-φζ1<φΡλ_2<60ο+φ2F)当60°-12<φαλ_2<60°+^2，则为AC相接地故障；60°-^2<屮机々<60°+(pdz2根据步骤(5)计算出的环流量电流/”与/”的相角差外,-2,4与/⑵的相角差^Gl-2，与‘的相角差外W，及上述单回线不同相故障的判据，判别故障相。采用电磁暂态仿真程序ATP/EMTP，构建如图1所示的同塔四回输电系统仿真模型，通过全面的故障仿真分析计算，验证本发明所提的故障选相方法。表3列出了不同故障情况下，环流量电流相角差值和故障选相结果，结果表明，本发明所提的故障选相方法是准确的。表3环流量电流相角差值和故障选相结果(度)<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。权利要求一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，包括以下步骤(1)数据处理根据已知的同塔四回输电线路测量端的各回线各相电流瞬时值，采用傅氏算法计算线路测量端的各回线各相的故障电流工频相量；其中四回线分别用I、II、III、IV表示，各回线三相分别用A、B、C表示；(2)解耦处理求出同塔四回输电线路的四回线解耦变换矩阵，并对各回线各相的故障电流工频相量进行解耦变换，求出同塔四回输电线路测量端流入线路的四模量各序故障电流工频相量，其中E表示同向分量，环流分量分别用F、G、H表示，1表示正序分量，2表示负序分量，0表示零序分量；提取解耦变换后的正、负序环流分量；(3)计算环流量电流的相角差根据步骤(2)解耦变换后的正、负序环流分量，分别计算F模正序与G模正序故障电流之间的相角差、F模负序与G模负序故障电流之间的相角差、G模正序与H模正序故障电流之间的相角差、G模负序与H模负序故障电流之间的相角差；(4)故障选线由步骤(3)计算得到的环流量电流的相角差，在步骤(2)解耦处理的基础上，根据不同回线故障时环流量故障电流的相角特征，建立不同回线故障的判据，判断故障回线；(5)计算序电流的相角差由步骤(2)得到的正、负序环流分量，分别计算F模正序与F模负序故障电流之间的相角差、G模正序与G模负序故障电流之间的相角差、H模正序与H模负序故障电流之间的相角差；(6)故障选相由步骤(4)判别的故障回线，和步骤(5)计算得到的序电流相角差，基于对称分量法和单回线故障的正、负序电流相角特征，建立单回线不同相故障的判据，判别故障相，从而确定故障回线与故障相。2.根据权利要求1所述一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，所述步骤(1)数据处理，具体包括以下步骤Si.1采集同塔四回输电线路测量端的各回线三相故障电流瞬时值，(t)表示t时刻m回线η相的电流瞬时值，其中me(I，II，III，IV)，ηe(Α,B,C)；Si.2利用傅氏算法分别计算步骤Si.1中各回线三相的故障电流工频相量，/表示m回线η相的故障电流工频相量，其中me(I，II，III，IV)，ηe(A，B，C)。3.根据权利要求2所述一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，所述步骤Si.2利用傅氏算法分别计算步骤Si.1中各回线三相的故障电流工频相量，具体是指设故障时刻为O时刻，取k=1，2，3，...，队，其中N。为一工频周期采样点数，由采样频率fs决定，即Nc=Tcfs,Tc为工频周期，采样间隔ΔΤ=l/fs对任意回线任意相电流的瞬时值都有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中e为自然常数，j为虚数符号，ω为工频角频率，ω=2πfs，(kΔΤ)表示m回线η相电流在kAT时刻的瞬时值，/m表示m回线η相电流的工频相量，me(I，II，III，IV)，ηe(A，B，C)。4.根据权利要求2所述一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，所述步骤(2)解耦处理，具体包括以下步骤S2.1求出同塔四回输电线路的四回线解耦变换矩阵根据任意多个不平衡的相量系统分解为平衡相量系统的变换形式，将同塔四回输电线路的各回线三相看成是一组导线，则同塔四回输电线路等效为四个不平衡的相量系统，有如下矩阵式表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>式中，/”分别对应表示I、II、III、IV回线的电流相量，4表示同向模量，别对应表示为F、G、H环流模量，由于I、II、III、IV回线的电流相量为三相系统，同向模量和F、G、H环流模量也为三相系统，则上式应写成<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>式中，E3x3为3X3的单位矩阵，HJmJivp分别对应表示为I、II、III、IV回线的三相电流相量，即iIP=mf，Iiip=U11JiiBjnci，I1IiP=UniAjiUBjmci,L·=UjvaJivbJivcf；其中乙表示1回线A相的电流工频相量，t表示I回线B相的电流工频相量，//(；表示I回线C相的电流工频相量，表示II回线A相的电流工频相量，表示II回线B相的电流工频相量，表示II回线C相的电流工频相量，/皿表示III回线A相的电流工频相量，皿表示III回线B相的电流工频相量，////￡表示III回线C相的电流工频相量，表示IV回线A相的电流工频相量，表示IV回线B相的电流工频相量，；表示IV回线C相的电流工频相量；表示为同流量的三相电流相量，即iEP=[iEAjEBjECi；IfpJgpJhp分别对应表示为f、g、η环流量的三相电流相量，即iFP=[iFA,iFB,iFCf，iGP=UgaJgbJoJ，^HP=UHJHBJhJ;其中/￡/1表示同向E模量A相的电流工频相量，表示同向E模量B相的电流工频相量，表示同向E模量C相的电流工频相量，4表示环流F模量A相的电流工频相量，/@表示环流F模量B相的电流工频相量，/^；表示环流F模量C相的电流工频相量，表示环流G模量A相的电流工频相量，表示环流G模量B相的电流工频相量，4c表示环流G模量C相的电流工频相量，/⑽表示环流H模量A相的电流工频相量，/^ffl表示环流H模量B相的电流工频相量，/&表示环流H模量C相的电流工频相量；对同向模量和环流模量的三相系统进行解耦，采用对称分量变换，则有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>式中，A为对称分量变换矩阵，a=…12tr，其中e为自然常数，j为虚数符号，表示为同向ε模量的序分量电流，即iEM=[iEl,iE2,iE0]T；IfmJgmJhm分别对应表示为环流F、G、H模量的序分量电流相量，即/FM=[/F1，/F2,/FC)f，IGM=UGJGJGJ，^hm=UHJH2JHOY；其中/￡1表示同向E模量正序电流相量，^2表示同向E模量负序电流相量，/￡()表示同向E模量零序电流相量，/^表示环流F模量正序电流，&2表示环流F模量负序电流，/F。表示环流F模量零序电流，/⑺表示环流G模量正序电流，/e2表示环流G模量负序电流，/e()示环流G模量零序电流，/趴表示环流H模量正序电流，/⑴表示环流H模量负序电流，示环流H模量零序电流；则有同塔四回输电线路的解耦变换式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>设M为同塔四回输电线路的解耦变换矩阵，则<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>S2.2对线路测量端的各回线各相故障电流工频相量进行解耦变换L=Mip其中，^为同塔四回输电线路测量端流入线路的四回线各相故障电流工步页相里，Ip=[Ija,Iib,Iic,Iiia，Iiib，Inc,Iiiia,Iiiib,Imc,Iiva,Iivb,Iivc]；/M为同塔四回输电线路测量端流入线路的四模量各序故障电流工频相量，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>S2.3提取解耦变换后的正、负序环流分量，即提取/F1、ω、iF1、iG2、iG1、iHI,IG2和IH2。5.根据权利要求4所述一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，所述步骤(3)计算环流量电流的相角差，具体是指根据步骤S2.3提取的解耦变换后的正、负序环流分量IF1、IG1、IF1、IG1、IHI,IG2和IH2,分别计算IFI与IG1相角差φF-G2,IG1与IH1的相角差φG-H1,IG2相角差的相角差外φG-H2·<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中，AngleO表示相量的相角函数。6.根据权利要求5所述一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，所述步骤(4)故障选线，具体是指S4.1分析不同回线故障的故障特征将解耦变换矩阵M写为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>代入S2.2中对线路测量端的各回线各相故障电流工频相量进行解耦变换公式，得解耦变换公式2<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>根据同塔四回输电线路发生故障时，不同回线故障的不同故障边界条件，建立不同回线故障的判据(a)若I回线发生任意类型故障，则有IEM=IFM=IGM=IHM=AIIP，代入解耦变换公式2得=U=U=^p,则有φF-G1=φF-G2=φG-H1=φG-H2=0°；(b)若Il回线发生任意类型故障，则有:IIP=T,IIIP=T,IIVP=T，代入解耦变换公式2得IEM=AIIIP,IFM=JAIIIP,IGM=-AIIIP,IHM=-JAIIP,则有:φF-G1=φF-G2=φG-H1=φG-H2=270(C)若III回线发生任意类型故障，则有IIP=T,IIIP=TIivp=[O,O,Of，代入解耦变换公式2得jm=iGM=AmJm=iHM=-AIIP，则有外-Gl=Ψρ-οι=cPG-HX=Ψα-Η2=180°；(D)若IV回线发生任意类型故障，则有4=[0,0，Of，Inp=[0,0,0f，Iiiip=[0,0，Of，代入解耦变换公式2得EM~^WP^FMIVP^HM=P^IVP，则有(PF-GI=9F-G2=Ψθ-ΗΧ=Ψθ-Η2=90°；S4.2根据同塔四回输电线路环流量故障特征，构建故障回线判据，设不同回线故障判据的相位裕度为^，则得下列故障选线的判据Α)当<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>，则为I回线故障；Β)当<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>’则为Π回线故障；270°—φ±ι<φα_ΗΙ<270°+φ^C)当<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>，则为III回线故障；⑴当㈨。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>，则为IV回线故障。7.根据权利要求6所述一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，所述相位裕度仏i的取值范围从0°至45°。8.根据权利要求6所述一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，所述步骤(5)计算序电流的相角差，具体为在判断故障回线后，对故障回线进行故障相判别，分别计算环流量电流&与、的相角差外w，4与夂2的相角差彻-2，的相角差^zw<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中，AngleO表示相量的相角函数。9.根据权利要求8所述一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，所述步骤(6)故障选相，具体为基于现有的对称分量法分析单回线各种故障类型的正、负序分量的故障特征，建立单回线不同相故障的判据，设单回线不同相故障判据的相位裕度为仏2，则有故障选相的判据为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>则为A相故障；B)当<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>，则为B相故障；C)当<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>则为C相故障；D)当’<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>则为AB相故障；Ε)当<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>,则为BC相接地故障；F)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>则为AC相接地故障；根据步骤(5)计算出的环流量电流4,与42的相角差外W，的相角差彻-2，4与的相角差外P2,及上述单回线不同相故障的判据，判别故障相。10.根据权利要求9所述一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，其特征在于，所述单回线不同相故障判据的相位裕度化2取值范围从0°至30°。全文摘要本发明公开了一种基于环流量电流相角差的同塔四回输电线路故障选相方法，包括以下步骤(1)数据处理计算线路测量端的各回线各相的故障电流工频相量；(2)解耦处理求出同塔四回输电线路的四回线解耦变换矩阵，对各回线各相的故障电流工频相量进行解耦变换，求出同塔四回输电线路测量端流入线路的四模量各序故障电流工频相量；(3)计算环流量电流的相角差；(4)故障选线根据不同回线故障时环流量故障电流的相角特征，建立不同回线故障的判据，判断故障回线；(5)计算序电流的相角差；(6)故障选相建立单回线不同相故障的判据，判别故障相。本发明方法不受系统阻抗的影响，具有准确性高的优点。文档编号G01R31/08GK101825677SQ20101016041公开日2010年9月8日申请日期2010年4月23日优先权日2010年4月23日发明者徐鹏,李海锋,梁远升,王钢申请人:华南理工大学