[发明专利]风力发电输电系统线路单相接地故障定位方法

说明书

本发明公开了一种风力发电输电系统线路单相接地故障定位方法，包括：根据风力发电输电系统线路单相接地短路回路阻抗或电抗与测量点到故障点的距离成正比，得到测量阻抗表达式；将测量端电压与零序电流、正序阻抗、过渡电阻建立数学模型；根据测量端流过电流与过渡电阻流过零序电流之间夹角很小，将测量端电压数学模型进行化简；为了消除过渡电阻对故障测距的影响，对测量端电压化简数学模型两侧同时×I₀^*，即零序电流共轭复数，并只取虚部，通过测量阻抗与线路阻抗的比值，定位出故障点的位置，通过计算线路故障距离占线路总距离的百分比m，确定风电输电线路故障点所在位置。本发明通过阻抗测距法定位风力发电输电系统线路单相接地故障点。

技术领域

本发明涉及一种风力发电输电系统线路单相接地故障定位方法，通过阻抗测距法定位风力发电输电系统线路单相接地故障点，通过消除过渡电阻相使阻抗测距故障定位更加准确。

背景技术

随着风力发电等新能源系统容量不断增加，风电35kV输电线路日趋复杂，且多分布于不好检修的山川地形，这无疑为线路故障定位与排查带来了新的挑战。单相接地故障作为一种输电线路常见故障，可以占到全部线路故障的90％，如何在风电35kV输电线路中快速定位单相接地故障，排查并解决故障，防止其蔓延，确保系统稳定性，已经成为当今风力发电输电线路研究领域的重点。

目前广泛应用的接地故障测距方法分为：行波测距法和阻抗测距法。行波测距法是利用线路故障点发出的电流、电压行波信号，计量该信号到达检测点的时间来确定故障点位置。但在风电输电线路实际系统中，线路长度、参数往往不尽相同，这就会对行波传输造成影响，同时检测点对于行波数据处理会有一定延时，这就造成测距结果存在差异，无法准确定位故障。阻抗测距法是利用阻抗继电器原理进行单端故障测距，方法是利用故障点发出的电压、电流量计算故障回路阻抗，通过比较回路阻抗来确定故障位置。阻抗测距法用到的电压、电流量可以通过故障录波器或继电器记录得到，无需新增设备，成本可以得到很好控制，而且不受通信条件限制。但是在阻抗测距法实际应用中，实际测量数据受到过渡电阻的影响。

发明内容

本发明针对风电输电线路最常见接地故障——单相短路，分析风电35kV输电线路单相接地故障向量；研究含有过渡电阻的阻抗测距方法；提出一种对测量得到的电流、电压数据进行共轭运算，消除过渡电阻相，使故障定位更加准确的方法。

本发明采取如下技术方案来实现的：

风力发电输电系统线路单相接地故障定位方法，包括以下步骤：

1)根据风力发电输电系统线路单相接地短路回路阻抗或电抗与测量点到故障点的距离成正比，得到测量阻抗表达式；

2)将步骤1)中测量端电压与零序电流、正序阻抗、过渡电阻建立数学模型；

3)根据测量端流过电流与过渡电阻流过零序电流之间夹角很小，将步骤2)测量端电压数学模型进行化简；

4)为了消除过渡电阻对故障测距的影响，对步骤3)测量端电压化简数学模型两侧同时×I₀^*，即零序电流共轭复数，并只取虚部，通过测量阻抗与线路阻抗的比值，定位出故障点的位置，通过计算线路故障距离占线路总距离的百分比m，确定风电输电线路故障点所在位置。

本发明进一步的改进在于，步骤1)根据风力发电输电系统线路单相接地短路回路阻抗或电抗与测量点到故障点的距离成正比，得到测量阻抗表达式：

其中：M端为测量端，Z_M表示测量阻抗；为M端测量电压、电流；mZ_L为故障线路阻抗；为过渡电阻流过电流；R_f为故障点过渡电阻。

本发明进一步的改进在于，，步骤2)的具体实现方法为：将步骤1)中测量端电压与零序电流、正序阻抗、过渡电阻建立数学模型：