[发明专利]基于分布参数模型的串联补偿双回线故障定位方法

说明书

本发明公开了基于分布参数模型的串联补偿双回线故障定位方法，步骤一、采用六序分量法解耦，解耦后线路发生故障时两侧母线处反向电压为零；步骤二、根据从两侧分别推得的故障点处电压相等、串补装置两端电流反向的特点，消去传输方程中的串补电压和两端电流；步骤三、利用故障处过渡电阻的纯电阻性和故障时序网边界条件，构造出同杆并架双回线含串补时的故障定位函数，当发生故障时利用故障定位函数并求解故障距离。不依赖串补装置的模型，不受MOV非线性的影响，无需预知故障点相对于串补的位置，测距原理简单，只需对故障距离进行一维搜索，不存在伪根判别问题。

技术领域

本发明涉及串联补偿双回线故障定位技术领域，尤其涉及一种基于分布参数模型的串联补偿双回线故障定位方法。

背景技术

串联电容补偿装置(串补)装设在超高压及特高压输电线路上，可以提高线路传输能力和系统暂态稳定性，降低线路损耗，并实现线路潮流的优化。美国、瑞典、加拿大等国的220kV～735kV输电线路上已广泛采用串联电容补偿设备，我国自1966年在新杭上线建成国内第一套220kV的串补装置以来，随着特高压电网建设的逐步展开，出现了大量带串补的同杆并架双回线这一线路结构。

串补线路输电距离长，且常与大型发电厂和负荷中心连接，故障若不能及时修复可能导致严重损失；串补电容器普遍采用具有非线性伏安特性的金属氧化物可变电阻(metal oxide varistor，MOV)进行过电压保护，由于非线性MOV的存在，使得常规的故障测距方法不再适用于双回线串补系统。因此迫切需要对带串补同杆并架双回线继电保护与故障测距的适应性展开研究。

国内外已有许多学者对串联补偿线路的故障定位进行了研究，主要分为行波法和故障分析法。文献“基于行波固有频率的串补线路故障测距方法”首先利用单端电流频率信息判断故障相对于串联电容的位置，其中对于发生在串联电容后的故障，考虑串补处行波的折反射对测距算法的影响，然后根据故障距离与边界条件、固有频率间的数学关系进行故障定位。文献“基于能量比函数的串补线路行波故障测距”从行波能量的角度出发，故障行波波头的获取采用特定时窗下的能量比函数法，但时窗宽度的选择需要反复测试。文献“带串联电容补偿装置的高压输电线路双端故障测距新算法”基于双端电气量提出了一种直接求解MOV模型的串补线路故障测距算法，MOV采用指数模型，其电压降通过拟牛顿法求解；文献“基于分布参数模型的串补线路故障测距方法研究”提出了判断MOV是否启动的方法，并针对中部安装串补的输电线路，利用双端同步采样进行故障定位；文献“串补输电线路的精确故障定位算法”介绍了一种利用对称分量法解耦的精确故障定位双端算法，它不需要双端信号同步，考虑非线性MOV模型，通过假定故障点位于串补位置之前或之后分为两个子算法，通过比较不同序解出的故障点位置来实现伪根判别。以上方法均涉及串补处的电压计算，由于难以确定串补两端电压，为求该电压所做的假设和模型将会给定位算法带来误差。文献“基于双端电气量的串补输电线路故障测距算法”采用分布参数时域模型，基于贝瑞隆线路模型利用本端电压和对端电流得到本端电流实现双端测距，不计及串补处电压，但应用前提是已知故障点相对于串补的位置。上述研究主要集中在输电线路单回线，而在双回线研究领域，文献“Fault location on double-circuit series-compensatedlines using two-end unsynchronized measurements”通过故障前数据计算得到双端不同步角，通过解故障回路方程来获得故障位置与过渡电阻，其中零序网络采用近似分布参数模型，没有考虑两回线之间的零序互阻抗，这样处理得到的测距精度相对较低；文献“AFault-Location Algorithm for Series-Compensated Double-Circuit TransmissionLines Using the Distributed Parameter Line Model”提出了一种基于分布参数的串补双回线故障测距方法，该方法不依赖串补模型，在假设故障类型已知的情况下，运用对称分量法，利用不同故障类型的边界条件得到不同的测距方程，由于双回线故障种类繁多，这种方法应用性不强，且需要排除伪根，为排除伪根进行的进一步计算与对比较为繁琐。