[发明专利]一种基于节点故障注入电流的输电线路故障检测方法

说明书

本发明公开了一种基于节点故障注入电流的输电线路故障检测方法，属于电力系统故障检测技术领域。将电网分成几个区域，按照间隔母线策略布置同步相量测量装置，计算每个区域的所有边界节点的电流的矢量和的幅值，如果该幅值大于区域故障阈值，就判断该区域为故障区域；收集保护启动时刻后每个采样时刻时故障区域的各边界节点的正序电压和电流，分别计算各节点的电压故障分量、节点注入电流故障分量，构造和获得故障区域的节点故障注入电流向量，根据该向量中故障线路两端节点的故障注入电流很大的特点，建立基于节点故障注入电流的输电线路故障检测判据。主要用于输电线路故障检测。

技术领域

本发明属于电力系统线路故障检测技术领域。

背景技术

近年来，随着同步相量测量技术的不断发展，同步相量测量单元(phasormeasurement unit，PMU)因为时间同步性高、更新周期短、测量准确度高等优点在电力系统中得到了广泛应用，为输电线路故障检测提供了新手段。现有的输电线路故障检测方法绝大部分都需要全局布置PMU，而PMU的造价昂贵，考虑到经济性，研究间隔母线布置PMU下的输电线路故障检测方法，具有较好的工程意义。

王波,江全元,陈晓刚,等.基于同步电压相量的故障定位新方法[J].电力系统自动化(11):39-43，该文献基于故障分量网络，通过定义故障点的匹配指标，基于该指标，采用遍历搜索的方法确定故障点。Quanyuan Jiang,Xingpeng Li,Bo Wang,PMU-Based FaultLocation Using Voltage Measurements in Large Transmission Networks[J].IEEETransactions on Power Delivery,27(3):1644-1652，该文献基于PMU安装处与故障点之间转移阻抗以及PMU安装处的电压变化量，提出了故障点注入电流的估计方法，并构造相应定位函数，为了提高搜索效率，提出了先确定故障区域再定位故障点的方法。但是以上方法均需要迭代求解，搜索计算量大，且定位精度受到迭代步长的影响。

罗深增，李银红，陈博，等.计及PMU最优配置的输电线路广域自适应故障定位方法[J].中国电机工程学报，2016，36(15)：4134-4144，该文献在有限PMU策略下利用分布参数模型，推算故障点的电压电流，从故障通路纯电阻性角度建立方程，准确求得故障点的位置，但是其方法的计算过程较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于节点故障注入电流的输电线路故障检测方法，它能有效地解决各种故障情景下检测故障线路且不会受到故障位置、故障类型、过渡电阻影响的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于节点故障注入电流的输电线路故障检测方法，步骤如下：

步骤1、对整个电网进行区域划分，按照间隔母线的策略，在各区域的边界节点布置同步相量测量装置PMU；调度中心通过广域通信网络实时收集每个区域的各个边界节点的正序电压和电流，计算每个区域的所有边界节点的电流的矢量和的幅值I_total，如果一个区域的所有边界节点的电流矢量和的幅值I_total大于区域故障阈值I_set，就判断该区域为故障区域，其中，区域故障阈值I_set设定为电网正常时一个区域的所有边界节点的电流的矢量和的幅值乘以一个系数，该系数为1.3～1.5；此时刻为保护启动时刻；

步骤2、收集故障区域保护启动时刻后的每个采样时刻的各个边界节点的正序电压和电流，设该故障区域的节点数为n，根据故障区域中一条线路发生故障前、后的节点电压方程的变化，通过推导构造故障区域的节点故障注入电流向量dI，其中，Y为节点导纳矩阵，是n×n阶的方阵，通过收集电网中各节点之间的导纳参数得到；是故障区域的电压故障分量向量；是故障区域的节点注入电流故障分量向量，均为包含n个元素的列向量；