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基于分布参数的双回线故障单端定位系统及定位方法
【专利摘要】本发明公开了电力系统线路故障定位【技术领域】中的一种基于分布参数的双回线故障单端定位系统及定位方法。系统包括数据采集模块、补偿电压求解模块、故障处电压求解模块和故障定位模块；方法包括采集双回故障线路任意一端的电压相量和电流相量，求解双回故障线路的同向零序补偿系数函数、反向零序补偿系数函数和双回故障线路的补偿电压函数；求解故障处反向序电流，再根据故障处反向序电流计算故障处电压相位，并求解故障处电压幅值，构造故障定位函数，通过求解故障定位函数的相位突变点识别故障位置。本发明适用于多种双回线故障，只需采集单端电力信息，无需其他变电站的信息，且受故障位置、过渡电阻等因素的影响小，定位精度高，易于实现。
【专利说明】基于分布参数的双回线故障单端定位系统及定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统线路故障定位【技术领域】，尤其涉及一种基于分布参数的双回线故障单端定位系统及定位方法。
【背景技术】
[0002]同塔架设的高压双回线输电容量大，且具有显著的经济效益，同时还可以提高电力系统运行的安全性和稳定性，近年来得到了广泛应用。但在现场运行中，双回线故障不可避免，如何精确的定位故障对迅速隔离故障与及时恢复供电具有重要意义。
[0003]目前，双回线故障定位的方法主要分为双端法和单端法。双端法又可分为基于两端同步采样或同步化处理的双端算法，以及无需数据同步采样或同步化处理的双端算法。该类方法采用线路两端电气量，原理上精度高，不受过渡电阻的影响，但其对通信的依赖程度较大，当本端无法获取对端的数据时，算法失效，无法实现故障定位。单端法包括利用单端双回线信息的算法，以及利用单端单回线信息的算法。单端法无需其他站的信息，仅利用本站电压、电流信息即可进行故障定位，对硬件要求低，易于实现。然而，以往的单端法常采用集中参数模型，忽略分布电容影响，随着故障距离的增大，测量精度将无法保证。
[0004]针对以上问题，本发明基于双回线六序网分布参数模型，从双回线跨线故障的电气特性出发，提出一种基于分布参数的双回线故障单端定位系统及定位方法。该发明首先在双回线六序网分布参数模型中计及互感影响，并借助同向零序补偿系数以及反向零序补偿系数，定义精确补偿电压；在此基础上，根据测量端反向序电流与故障处反向序电流相位的关系，推算故障处电压相位及幅值；最后，利用测量电压、电流以及推算的故障处电压构造故障定位函数，通过求解故障定位函数的相位突变点识别故障位置。基于PSCAD的双端系统仿真模型表明，该单端定位系统及方法适用于多种跨线故障，无需其他变电站的信息，且受故障位置、过渡电阻等因素的影响小，定位精度高，易于实现。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于，提供一种基于分布参数的双回线故障单端定位系统及定位方法，用于解决现有的双回线故障定位方法存在的不足。
[0006]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于分布参数的双回线故障单端定位系统，其特征是所述系统包括:数据采集模块、补偿电压求解模块、故障处电压求解模块和故障定位模块；
[0007]其中，所述数据采集模块分别与补偿电压求解模块和故障处电压求解模块相连；所述故障定位模块分别与补偿电压求解模块和故障处电压求解模块相连；
[0008]所述数据采集模块用于采集双回故障线路任意一端的电压相量和电流相量，并将采集的数据分别发送至补偿电压求解模块和故障处电压求解模块；
[0009]所述补偿电压求解模块用于根据双回故障线路的六序网分布参数模型，求解双回故障线路的同向零序补偿系数函数和反向零序补偿系数函数，再根据同向零序补偿系数函数和反向零序补偿系数函数确定双回故障线路的补偿电压函数，并将双回故障线路的补偿电压函数发送至故障定位模块；
[0010]所述故障处电压求解模块用于求解故障处反向序电流，再根据故障处反向序电流计算故障处电压相位，并利用采集的电压相量和电流相量求解故障处电压幅值，近而得到故障处电压，然后将所述故障处电压发送至故障定位模块；
[0011]所述故障定位模块用于根据双回故障线路的补偿电压函数和故障处电压，构造故障定位函数，并通过求解故障定位函数的相位突变点识别故障位置。
[0012]一种基于分布参数的双回线故障单端定位方法，其特征是所述方法包括:
[0013]步骤1:采集双回故障线路任意一端的电压相量和电流相量；
[0014]步骤2:根据所述双回故障线路的六序网分布参数模型，求解双回故障线路的同向零序补偿系数函数和反向零序补偿系数函数，再根据同向零序补偿系数函数和反向零序补偿系数函数确定双回故障线路的补偿电压函数；
[0015]步骤3:求解故障处反向序电流；再根据故障处反向序电流计算故障处电压相位，并利用采集的电压相量和电流相量求解故障处电压幅值，近而得到故障处电压；
[0016]步骤4:根据双回故障线路的补偿电压函数和故障处电压，构造故障定位函数，通过求解故障定位函数的相位突变点识别故障位置。
[0017]所述求解双回故障线路的同向零序补偿系数函数采用公式:
【权利要求】
1.一种基于分布参数的双回线故障单端定位系统，其特征是所述系统包括:数据采集模块、补偿电压求解模块、故障处电压求解模块和故障定位模块； 其中，所述数据采集模块分别与补偿电压求解模块和故障处电压求解模块相连；所述故障定位模块分别与补偿电压求解模块和故障处电压求解模块相连； 所述数据采集模块用于采集双回故障线路任意一端的电压相量和电流相量，并将采集的数据分别发送至补偿电压求解模块和故障处电压求解模块； 所述补偿电压求解模块用于根据双回故障线路的六序网分布参数模型，求解双回故障线路的同向零序补偿系数函数和反向零序补偿系数函数，再根据同向零序补偿系数函数和反向零序补偿系数函数确定双回故障线路的补偿电压函数，并将双回故障线路的补偿电压函数发送至故障定位模块； 所述故障处电压求解模块用于求解故障处反向序电流，再根据故障处反向序电流计算故障处电压相位，并利用采集的电压相量和电流相量求解故障处电压幅值，近而得到故障处电压，然后将所述故障处电压发送至故障定位模块； 所述故障定位模块用于根据双回故障线路的补偿电压函数和故障处电压，构造故障定位函数，并通过求解故障定位函数的相位突变点识别故障位置。
2.一种基于分布参数的双回线故障单端定位方法，其特征是所述方法包括: 步骤1:采集双回故障线路任意一端的电压相量和电流相量； 步骤2:根据所述双回故障线路的六序网分布参数模型，求解双回故障线路的同向零序补偿系数函数和反向零序补偿系数函数，再根据同向零序补偿系数函数和反向零序补偿系数函数确定双回故障线路的补偿电压函数； 步骤3:求解故障处反向序电流；再根据故障处反向序电流计算故障处电压相位，并利用采集的电压相量和电流相量求解故障处电压幅值，近而得到故障处电压； 步骤4:根据双回故障线路的补偿电压函数和故障处电压，构造故障定位函数，通过求解故障定位函数的相位突变点识别故障位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述求解双回故障线路的同向零序补偿系数函数采用公式:
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述求解双回故障线路的反向零序补偿系数函数采用公式:
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述根据同向零序补偿系数函数和反向零序补偿系数函数确定双回故障线路的补偿电压函数采用公式:
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是所述求解故障处反向各序电流采用公式:
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述根据故障处反向序电流计算故障处电压相位具体为: 子步骤Al:根据双回故障线路的故障类型，确定双回故障线路的故障边界电流条件；子步骤A2:根据双回故障线路的故障边界电流条件和故障处反向序电流，计算故障处电压相位。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是所述利用采集的电压相量和电流相量求解故障处电压幅值采用公式:
9.根据权利要求8所述的方法，其特征是所述故障定位函数为:
10.根据权利要求9所述的方法，其特征是所述通过求解故障定位函数的相位突变点识别故障位置具体包括: 子步骤B1:将双回故障线路η等分，η为设定值； 子步骤Β2:根据故障定位函数计算每个等分区间两侧端点的故障定位函数的相位，如果等分区间两侧端点的故障定位函数的相位为一个大于零，一个小于零，则判定相位突变点在该等分区间中； 子步骤Β3:从相位突变点所在的等分区间左侧端点开始，每隔设定步长Δl，选取一个点并计算选取的点的故障定位函数的相位； 子步骤Β4:将第一个故障定位函数的相位小于O的点作为参考点，所述参考点距离采集端lf+，则故障位置距离采集端为If = lf+-0.5.Δ 1。
【文档编号】G01R31/08GK103954885SQ201410213699
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】马静, 史宇欣, 高翔, 闫新, 王增平 申请人:华北电力大学