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基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位系統(tǒng)及定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)線路故障定位【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位系統(tǒng)及定位方法。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、補償電壓求解模塊、故障處電壓求解模塊和故障定位模塊；方法包括采集雙回故障線路任意一端的電壓相量和電流相量，求解雙回故障線路的同向零序補償系數(shù)函數(shù)、反向零序補償系數(shù)函數(shù)和雙回故障線路的補償電壓函數(shù)；求解故障處反向序電流，再根據(jù)故障處反向序電流計算故障處電壓相位，并求解故障處電壓幅值，構(gòu)造故障定位函數(shù)，通過求解故障定位函數(shù)的相位突變點識別故障位置。本發(fā)明適用于多種雙回線故障，只需采集單端電力信息，無需其他變電站的信息，且受故障位置、過渡電阻等因素的影響小，定位精度高，易于實現(xiàn)。
【專利說明】基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位系統(tǒng)及定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)線路故障定位【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位系統(tǒng)及定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]同塔架設(shè)的高壓雙回線輸電容量大，且具有顯著的經(jīng)濟效益，同時還可以提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，近年來得到了廣泛應(yīng)用。但在現(xiàn)場運行中，雙回線故障不可避免，如何精確的定位故障對迅速隔離故障與及時恢復(fù)供電具有重要意義。
[0003]目前，雙回線故障定位的方法主要分為雙端法和單端法。雙端法又可分為基于兩端同步采樣或同步化處理的雙端算法，以及無需數(shù)據(jù)同步采樣或同步化處理的雙端算法。該類方法采用線路兩端電氣量，原理上精度高，不受過渡電阻的影響，但其對通信的依賴程度較大，當本端無法獲取對端的數(shù)據(jù)時，算法失效，無法實現(xiàn)故障定位。單端法包括利用單端雙回線信息的算法，以及利用單端單回線信息的算法。單端法無需其他站的信息，僅利用本站電壓、電流信息即可進行故障定位，對硬件要求低，易于實現(xiàn)。然而，以往的單端法常采用集中參數(shù)模型，忽略分布電容影響，隨著故障距離的增大，測量精度將無法保證。
[0004]針對以上問題，本發(fā)明基于雙回線六序網(wǎng)分布參數(shù)模型，從雙回線跨線故障的電氣特性出發(fā)，提出一種基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位系統(tǒng)及定位方法。該發(fā)明首先在雙回線六序網(wǎng)分布參數(shù)模型中計及互感影響，并借助同向零序補償系數(shù)以及反向零序補償系數(shù)，定義精確補償電壓；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)測量端反向序電流與故障處反向序電流相位的關(guān)系，推算故障處電壓相位及幅值；最后，利用測量電壓、電流以及推算的故障處電壓構(gòu)造故障定位函數(shù)，通過求解故障定位函數(shù)的相位突變點識別故障位置。基于PSCAD的雙端系統(tǒng)仿真模型表明，該單端定位系統(tǒng)及方法適用于多種跨線故障，無需其他變電站的信息，且受故障位置、過渡電阻等因素的影響小，定位精度高，易于實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位系統(tǒng)及定位方法，用于解決現(xiàn)有的雙回線故障定位方法存在的不足。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)采集模塊、補償電壓求解模塊、故障處電壓求解模塊和故障定位模塊；
[0007]其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊分別與補償電壓求解模塊和故障處電壓求解模塊相連；所述故障定位模塊分別與補償電壓求解模塊和故障處電壓求解模塊相連；
[0008]所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集雙回故障線路任意一端的電壓相量和電流相量，并將采集的數(shù)據(jù)分別發(fā)送至補償電壓求解模塊和故障處電壓求解模塊；
[0009]所述補償電壓求解模塊用于根據(jù)雙回故障線路的六序網(wǎng)分布參數(shù)模型，求解雙回故障線路的同向零序補償系數(shù)函數(shù)和反向零序補償系數(shù)函數(shù)，再根據(jù)同向零序補償系數(shù)函數(shù)和反向零序補償系數(shù)函數(shù)確定雙回故障線路的補償電壓函數(shù)，并將雙回故障線路的補償電壓函數(shù)發(fā)送至故障定位模塊；
[0010]所述故障處電壓求解模塊用于求解故障處反向序電流，再根據(jù)故障處反向序電流計算故障處電壓相位，并利用采集的電壓相量和電流相量求解故障處電壓幅值，近而得到故障處電壓，然后將所述故障處電壓發(fā)送至故障定位模塊；
[0011]所述故障定位模塊用于根據(jù)雙回故障線路的補償電壓函數(shù)和故障處電壓，構(gòu)造故障定位函數(shù)，并通過求解故障定位函數(shù)的相位突變點識別故障位置。
[0012]一種基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位方法，其特征是所述方法包括:
[0013]步驟1:采集雙回故障線路任意一端的電壓相量和電流相量；
[0014]步驟2:根據(jù)所述雙回故障線路的六序網(wǎng)分布參數(shù)模型，求解雙回故障線路的同向零序補償系數(shù)函數(shù)和反向零序補償系數(shù)函數(shù)，再根據(jù)同向零序補償系數(shù)函數(shù)和反向零序補償系數(shù)函數(shù)確定雙回故障線路的補償電壓函數(shù)；
[0015]步驟3:求解故障處反向序電流；再根據(jù)故障處反向序電流計算故障處電壓相位，并利用采集的電壓相量和電流相量求解故障處電壓幅值，近而得到故障處電壓；
[0016]步驟4:根據(jù)雙回故障線路的補償電壓函數(shù)和故障處電壓，構(gòu)造故障定位函數(shù)，通過求解故障定位函數(shù)的相位突變點識別故障位置。
[0017]所述求解雙回故障線路的同向零序補償系數(shù)函數(shù)采用公式:
【權(quán)利要求】
1.一種基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)采集模塊、補償電壓求解模塊、故障處電壓求解模塊和故障定位模塊； 其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊分別與補償電壓求解模塊和故障處電壓求解模塊相連；所述故障定位模塊分別與補償電壓求解模塊和故障處電壓求解模塊相連； 所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集雙回故障線路任意一端的電壓相量和電流相量，并將采集的數(shù)據(jù)分別發(fā)送至補償電壓求解模塊和故障處電壓求解模塊； 所述補償電壓求解模塊用于根據(jù)雙回故障線路的六序網(wǎng)分布參數(shù)模型，求解雙回故障線路的同向零序補償系數(shù)函數(shù)和反向零序補償系數(shù)函數(shù)，再根據(jù)同向零序補償系數(shù)函數(shù)和反向零序補償系數(shù)函數(shù)確定雙回故障線路的補償電壓函數(shù)，并將雙回故障線路的補償電壓函數(shù)發(fā)送至故障定位模塊； 所述故障處電壓求解模塊用于求解故障處反向序電流，再根據(jù)故障處反向序電流計算故障處電壓相位，并利用采集的電壓相量和電流相量求解故障處電壓幅值，近而得到故障處電壓，然后將所述故障處電壓發(fā)送至故障定位模塊； 所述故障定位模塊用于根據(jù)雙回故障線路的補償電壓函數(shù)和故障處電壓，構(gòu)造故障定位函數(shù)，并通過求解故障定位函數(shù)的相位突變點識別故障位置。
2.一種基于分布參數(shù)的雙回線故障單端定位方法，其特征是所述方法包括: 步驟1:采集雙回故障線路任意一端的電壓相量和電流相量； 步驟2:根據(jù)所述雙回故障線路的六序網(wǎng)分布參數(shù)模型，求解雙回故障線路的同向零序補償系數(shù)函數(shù)和反向零序補償系數(shù)函數(shù)，再根據(jù)同向零序補償系數(shù)函數(shù)和反向零序補償系數(shù)函數(shù)確定雙回故障線路的補償電壓函數(shù)； 步驟3:求解故障處反向序電流；再根據(jù)故障處反向序電流計算故障處電壓相位，并利用采集的電壓相量和電流相量求解故障處電壓幅值，近而得到故障處電壓； 步驟4:根據(jù)雙回故障線路的補償電壓函數(shù)和故障處電壓，構(gòu)造故障定位函數(shù)，通過求解故障定位函數(shù)的相位突變點識別故障位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述求解雙回故障線路的同向零序補償系數(shù)函數(shù)采用公式:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述求解雙回故障線路的反向零序補償系數(shù)函數(shù)采用公式:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述根據(jù)同向零序補償系數(shù)函數(shù)和反向零序補償系數(shù)函數(shù)確定雙回故障線路的補償電壓函數(shù)采用公式:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是所述求解故障處反向各序電流采用公式:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述根據(jù)故障處反向序電流計算故障處電壓相位具體為: 子步驟Al:根據(jù)雙回故障線路的故障類型，確定雙回故障線路的故障邊界電流條件；子步驟A2:根據(jù)雙回故障線路的故障邊界電流條件和故障處反向序電流，計算故障處電壓相位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是所述利用采集的電壓相量和電流相量求解故障處電壓幅值采用公式:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是所述故障定位函數(shù)為:
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是所述通過求解故障定位函數(shù)的相位突變點識別故障位置具體包括: 子步驟B1:將雙回故障線路η等分，η為設(shè)定值； 子步驟Β2:根據(jù)故障定位函數(shù)計算每個等分區(qū)間兩側(cè)端點的故障定位函數(shù)的相位，如果等分區(qū)間兩側(cè)端點的故障定位函數(shù)的相位為一個大于零，一個小于零，則判定相位突變點在該等分區(qū)間中； 子步驟Β3:從相位突變點所在的等分區(qū)間左側(cè)端點開始，每隔設(shè)定步長Δl，選取一個點并計算選取的點的故障定位函數(shù)的相位； 子步驟Β4:將第一個故障定位函數(shù)的相位小于O的點作為參考點，所述參考點距離采集端lf+，則故障位置距離采集端為If = lf+-0.5.Δ 1。
【文檔編號】G01R31/08GK103954885SQ201410213699
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】馬靜, 史宇欣, 高翔, 閆新, 王增平 申請人:華北電力大學