[发明专利]一种基于WAMS系统的多端传输线路故障测距方法

权利要求书

1.一种基于WAMS系统多端传输线路故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：基于单端PMU量测数据的故障距离计算方法；

步骤2：双端输电网主网络故障节点及在主网络上的距离的确定方法；

步骤3：双端输电网分支线路故障距离的计算方法；

步骤4：根据WAMS系统提供量测数据，通过计算求出三个故障距离，并对三个故障距离的阈值进行判断，确定故障位置的故障位置；

所述步骤1中，当三相对称线路发生故障时，根据对称分量法和线性叠加原理，将故障电力网络分解为故障前的正常状态网络与故障后的附加正序网、附加负序网和附加零序网；对于三相对称故障，不存在负序网和零序网；对于不对称非接地型故障，不存在零序网；但对所有的故障类型，均存在正序网络；

仅利用附加正序分量进行故障测距；

三相输电系统发生单相接地故障时，根据欧姆定律，存在关系式

式中，为故障点电源侧母线相电压，D为故障距离，单位千米，为故障后的相电流，为故障电流，R_f为过渡电阻，Z_aa为三相线路每千米单位阻抗；

而故障电流估计值可表示为：

式中，为故障前的相电流；

根据实部和虚部两部分关系，求解含未知量D和R_f的平衡方程式，即可求出故障距离；算法中，全节点配置PMU时N＝D，未完全配置PMU节点时D包含主网和支路距离之和，单位千米；

基于单端PMU量测数据的故障距离计算方法

系统发生单相接地故障，已知相量根据欧姆定律，存在关系式

其中，D为故障距离，单位千米，为故障电流，R_f为过渡电阻，Z_aa为三相线路每千米单位阻抗；

长度为L的线路，故障距离D使用如下方法计算得出：首先，故障电流估计值表示为

其中，为故障前的相电流；然后，求解含D和R_f未知量的平衡方程式(3)式(3)包含实部和虚部两个实数方程，方程可解；最后，根据故障距离，计算故障点的电压相量算法中，主网中的故障距离用N表示，N＝D，单位千米；进一步地，所述步骤2中，环网、双端输电网主网络均可以等值为双端网络；

双端网络可由等效电源G和H供电，故障点距离G为m单位，则距离H为(1-m)单位，则满足平衡方程

式中，为故障点电压，为电源G的端电压，为电源H的端电压，为电源G的电流，为电源H的电流，Z为输电线路阻抗；

求解上述平衡方程，可得故障距离m；然后，将m乘以主接线的总距离，得出实际故障距离M；

进一步地，所述步骤3中，分支线路故障距离的计算与步骤1所述方法相同，不同点在于此处所求的距离为主网络母线到故障点的分支实际距离；

基于步骤1的方法，故障距离为D，单位千米；双端输电网主网络故障节点的确定方法环网、双端输电网主网络等值为双端网络；双端网络由等效电源G和H供电，当在F点发生故障时，故障点F距离G为m单位，则距离H为1-m单位，满足平衡方程：

式中，为故障点电压，为电源G的端电压，为电源H的端电压，为电源G的电流，为电源H的电流，Z为输电线路阻抗；两式相减，得

求解式(9)求得故障距离m；然后，将m乘以主接线的总距离，得出实际距离M；

双端输电网分支线路故障距离的计算方法

多端传输线路，分支线路故障距离的计算步骤与第一步中的方法相同，不同点在于此处的距离为主网络母线到故障点的分支实际距离；即当在线路L₁上出现故障时，将主网络等效为一个测量点，即将多端传输线路等效为第一步中的等效电路，通过第一步的方法列写出平衡方程，求解出P₁点到L₁上故障点的距离，记此故障距离为D，单位千米。