[发明专利]基于相继动作的高压线路瞬时性接地故障单端测距方法

摘要

基于相继动作的高压线路瞬时性接地故障单端测距方法，分别采集所需时间断面的三相电压和三相电流作为输入量，计算对应的正、负、零序电压、电流相量；建立电气方程描述输电线路对端系统的等值电动势，并设定故障距离初始值和过渡电阻初始值带入方程，分别计算两个时间断面下的对端系统等值电动势值，并计算两个等值电动势计算值的绝对误差和，遍历每一组故障距离和过渡电阻数值组合，计算各种组合下对端系统等值电动势的绝对误差和，其中误差和最小的一组即为实际故障距离和瞬时性过渡电阻值；本发明不需要双端通信，测距不受分布电容电流、过渡电阻、负荷、系统阻抗的影响，具有很高的实用价值。

主权项

基于相继动作的高压线路瞬时性接地故障单端测距方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：测量被保护线路发生单相接地故障后且在断路器单相跳闸前时间尺度下的三相电压、电流，利用相序变换计算得到此时间尺度下的正序电压相量Uf1、负序电压相量Uf2、零序电压相量Uf0、正序电流相量If1、负序电流相量If2、零序电流相量If0，同时测量断路器单相跳闸后且在重合闸之前时间尺度下的三相电压、电流，并利用相序变换计算得到此时间尺度下的正序电压相量Ut1、负序电压相量Ut2、零序电压相量Ut0、正序电流相量It1、负序电流相量It2、零序电流相量It0作为输入量；步骤二：设定故障距离初始值为l＝0km，过渡电阻初始值为R＝1欧姆，根据如下公式计算故障线路在发生单相接地故障后且在单相跳闸前时间尺度下线路对端继电保护安装处的正序电压相量Uof1、负序电压相量Uof2、零序电压相量Uof0、正序电流相量Iof1、负序电流相量Iof2、零序电流相量Iof0：Uof1Uof2Uof0=AUf1Uf2Uf0-BIf1If2If0,Iof1Iof2Iof0=CUf1Uf2Uf0-DIf1If2If0]]>其中A为在单相接地故障后且单相跳闸之前时间尺度下的电压传递系数矩阵，B、C、D分别为同时间尺度下的阻抗矩阵、导纳矩阵、电流传递系数矩阵，具体定义如下：A=Zc1sinhγ1(L-l)coshγ1l3R+coshγ1LZc1sinhγ1(L-l)coshγ1l3RZc1sinhγ1(L-l)coshγ0l3RZc1sinhγ1(L-l)coshγ1l3RZc1sinhγ1(L-l)coshγ1l3R+coshγ1LZc1sinhγ1(L-l)coshγ0l3RZc0sinhγ0(L-l)coshγ1l3RZc0sinγ0(L-l)coshγ1l3RZc0sinhγ0(L-l)coshγ0l3R+coshγ0L]]>B=Zc1sinhγ1(L-l)Zc1sinhγ1l3R+Zc1sinhγ1LZc1sinhγ1(L-l)Zc1sinhγ1l3RZc1sinhγ1(L-l)Zc0sinhγ0l3RZc1sinhγ1(L-l)Zc1sinhγ1l3RZc1sinhγ1(L-l)Zc1sinhγ1l3R+Zc1sinhγ1LZc1sinhγ1(L-l)Zc0sinhγ0l3RZc0sinhγ0(L-l)Zc1sinhγ1l3RZc0sinhγ0(L-l)Zc1sinhγ1l3RZc0sinhγ0(L-l)Zc0sinhγ0l3R+Zc0sinhγ0L]]>C=coshγ1(L-l)coshγ1lx3R+sinhγ1LZc1coshγ1(L-l)coshγ1l3Rcoshγ1(L-l)coshγ0l3Rcoshγ1(L-l)coshγ1l3Rcoshγ1(L-l)coshγ1l3R+sinγ1LZc1coshγ1(L-l)coshγ0l3Rcoshγ0(L-l)coshγ1l3Rcoshγ0(L-l)cosγ1l3Rcoshγ0(L-l)coshγ0l3R+sinhγ0LZc0]]>D=coshγ1(L-l)Zc1sinhγ1l3R+coshγ1Lcoshγ1(L-l)Zc1sinhγ1l3Rcoshγ1(L-l)Zc0sinhγ0l3Rcoshγ1(L-l)Zc1sinhγ1l3Rcoshγ1(L-l)Zc1sinhγ1l3R+coshγ1Lcoshγ1(L-l)Zc0sinhγ0l3Rcoshγ(L-l)Zc1sinhγ1l3Rcoshγ0(L-l)Zc1sinhγ1l3Rcoshγ0(L-l)Zc0sinhγ0l3R+coshγ0L]]>其中：L为输电线路总长度；Zc1为输电线路正序波阻抗：R1、L1、G1、C1分别为单位长度线路的正序电阻、电感、电导和电容值；Zc0为输电线路零序波阻抗：R0、L0、G0、C0分别为单位长度线路的零序电阻、电感、电导和电容值；γ1为正序传播系数：γ0为零序传播系数：步骤三：根据如下公式，计算在单相跳闸后且重合闸之前时间尺度下故障线路对端继电保护安装处的正序电压相量Uot1、负序电压相量Uot2、零序电压相量Uot0、正序电流相量Iot1、负序电流相量Iot2、零序电流相量Iot0：Uot1Uot2Uot0=EUt1Ut2Ut0-FIt1It2It0,Iot1Iot2Iot0=GUt1Ut2Ut0-HIt1It2It0]]>其中E为在单相跳闸后且重合闸之前时间尺度下的电压传递系数矩阵，F、G、H分别为该时间尺度下的阻抗矩阵、导纳矩阵、电流传递系数矩阵，具体定义如下：E=coshγ1Lcoshγ1Lcoshγ0LF=Zc1sinhγ1LZc1sinhγ1LZc0sinhγ0L]]>G=sinhγ1L/Zc1sinhγ1L/Zc1sinhγ0L/Zc0H=coshγ1Lcoshγ1Lcoshγ0L]]>步骤四：分别计算故障线路对端系统正序等值阻抗Zo1，零序等值阻抗Zo0，公式如下：Zo1＝‑Uof2/Iof2，Zo0＝‑Uof0/Iof0；步骤五：计算在单相接地故障后且断路器单相跳闸前时间尺度下的故障线路对端系统等值电动势Eof，公式如下：Eof＝Uof1+Zo1Iof1；步骤六：计算单相跳闸后线路对端系统等值电动势的第一计算值Eot1，第二计算值Eot2，公式如下：Eot1＝Uot1+Uot2‑2Uot0‑(Zo1+2Zo0)Iot0；Eot2=Uot1-12Uot2-12Uot0+(2Zo1+Zo0)Iot1+(Zo0-Zo1)Iot22;]]>步骤七：计算Eof、Eot1和Eot2的绝对误差和Error，公式如下：Error＝|Eof‑Eot1|+|Eof‑Eot2|+|Eot1‑Eot2|；步骤八：故障距离初始值l以步长Δl逐次增加直至线路全长L，Δl默认值为1km或人为设定，过渡电阻初始值R以ΔR欧姆为步长逐步增加直至1000Ω，ΔR默认值为1或人为设定，对每一组不同的l和R组合分别重复步骤二至步骤七进行遍历计算，其中绝对误差和最小值对应的l即为故障距离。