系统额定电压：1000kV，最高运行电压：1100kV，输送功率:3000~6000MW，事故时 极限输送功率:9000~12000MW。图3为本发明的长线故障波形界面图；图4为本发明故障距 离计算界面图。
[0141]输电线路主要参数如下。
[0143] 北京东-济南线路全长382km，在线路0、20%、40%、60%处设置故障位置点，即在 01〇11、751〇11、1501〇11、2301〇]1处进行故障仿真，故障类型取46、413、4136、413(];故障电阻为0〇111]1。仿 真结果如下：
[0145]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1. 基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特征是，包括W下步骤： 步骤一:建立特高压输电线路分布式参数模型:根据输电线路的分布式参数特性，级联 相叠加输电线路无限小段上的电压和电流，得出分布式参数模型； 步骤二:根据步骤一中建立的模型处理特高压线路中的参数即对波阻抗Zc和传播系数r 简化； 步骤Ξ:根据发送端测量值计算出故障点的正序、负序和零序电压，根据接收端测量值 计算出的故障点的正序、负序和零序电压； 步骤四：引入相角位移δ表示发送端滞后接收端的位移相角，采用加权的方法分配零 序、正序、负序不匹配的电压分量所占的比重，求出基于加权最小二乘算法的故障位置。2. 如权利要求1所述的基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特 征是，所述步骤一中，分布式参数模型为特高压输电线路单位长度的分布参数等值电路，包 括:Μ和Ν代表输电线路两端变电站，1为输电线路的全长，单位长度线路阻抗和导纳分别为Ζ =R+j ω L，Υ = G+j ω C，R为单位电阻，G为单位电导，C为单位电容，L为单位电感，ω为系统角 频率，ω = ^if。3. 如权利要求2所述的基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特 征是，根据分布式参数模型，可得分布函数线上的任何一点都是对地电压和导线中的电流都是距离X和时间t的函数。4. 如权利要求3所述的基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特 征是，任意一点的电压电流方程可解得其中，Um和Im是Μ端的电压和电流，丫表示传播常数Zc为波阻抗，W上是单条线路的参数模型； 假设Ξ相线路对称，将不对称线路转化为Ξ个对称序线路，对每一序线路，有其中，p = 0，l，2表示零序、正序、负序。5. 如权利要求4所述的基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特 征是，所述步骤二中，针对建立特高压输电线路分布参数式模型:根据输电线路的分布式参 数特性，处理特高压线路中的参数，对于特高压线路有r〉> ω 1，g〉> ω C，因此可W对波阻抗 Zc和传播系数丫简化：双曲函数在工程上，可使用泰勒级数展开，泰勒级数展开4~5级即可达到很快收敛：丫 1，丫沸丫 G分别表示正序、负序和零序传播常数;Zel，Ze2和ZeG分别表示线路的正序、 负序和零序波阻抗。6. 如权利要求5所述的基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特 征是，所述步骤Ξ中，根据步骤一和步骤二中对分布式特高压参数模型的描述，距离发送端 X处的各序分量电压表示为： Ufs'i = Us'icosh(x 丫 i)-Is'iZcisinh(x 丫 1) Ufs'2 = Us'2COsh(X 丫 2)-Is'2Zc2Sinh(X 丫 2) Ufs'o = Us'ocosh(x 丫 o)-Is'oZc〇sinh(x 丫 0) 其中，sinh()和cosh()是双曲正弦和双曲余弦函数;Us,i，Us,2和Us,日表示发送端测量 的正序、负序和零序电压；Is,1，Is,2和Is,0表示发送端测量的正序、负序和零序电流;Ufs,l， 阳S,2和化s,0表示根据发送端测量值计算出的故障点的正序、负序和零序电压；丫 1，丫沸丫 0 分别表示正序、负序和零序传播常数;Zcl，Zc2和ZcO分别表示线路的正序、负序和零序波阻 抗； 根据接收端的对称分量电压和电流，在故障点的对称分量电压可W运样计算： Ufr'i = Ur'icosh( (1-X) 丫 i)-Ir'iZcisinh( (1-X) 丫 1) Ufr'2 = Ur'2COsh((l-X) 丫 2)-Ir'2Zc2Sinh((l-X) 丫 2) Ufr'o = Ur'ocosh((l-x) 丫 o)-Ir'oZc〇sinh((l-x) 丫 0) 其中，U"，Ur,2和Ur,质示接收端测量的正序、负序和零序电压；Ir,l，Ir,2和lr,0表示接收 端测量的正序、负序和零序电流;阳"，化r,2和化r,日表示根据接收端测量值计算出的故障点 的正序、负序和零序电压，1为线路长度。W上为故障点处的电压电流分量。7. 如权利要求6所述的基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特 征是，所述步骤四中，对步骤Ξ中采用I阳s,p| = |阳r,p|可W求出故障位置X，其中，p = 0，l，2 表示零序、正序、负序； 但由于线路两端可能存在不同步的现象，为了减小因两端不同步造成的误差，引入相 角位移δ表示发送端滞后接收端的位移相角，则式可表示为I阳s,peW I = I阳r,p I，令Fp(S，X)= 阳s,pejS-Ufr,p，表示计算出的不匹配的电压、电流量，因 S相电路之间存在禪合关系，零序、 正序、负序分量对故障测距存在一定的影响，零序阻抗计算的结果与实际的结果相差最大， 信任度较小;相比之下，正序和负序的阻抗计算结果准确度高。8. 如权利要求1所述的基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特 征是，为了平衡其影响引入加权最小二乘算法，采用加权的方法分配零序、正序、负序不匹 配的电压分量所占的比重； 最小二乘算法的离差平方和天其中每一项的权值都是平 等的，加权最小二乘算法就是在平方和中加入一个合适的权数ω 1适当的平衡各项的平方 和所占的比重，加权最小二乘算法平方和为其中，ωι为第i个观测值的权数，yi = f(xi)加权最小二乘算法就是寻找参数β〇、βι的估 计值心1使上式离方平方和F。达到极小，如果所有权数相等，则权值都为同一个 常数，加权最小二乘估计为：其中，为自变量的加权平均；为因变量的加权平均。9.如权利要求8所述的基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特 征是，根据加权最小二乘算法，特高压线路的故障定位问题可W转化为解决S和X问题，即最 小化寻求合适的权数使下式成立： Jmin= ω〇|Ρο(δ,χ) Ρ+ωι|Ρι(δ,χ) Ρ+ω2|Ρ2(δ,χ) P 上式δ和X可通过迭代求出，迭代式如下：其中，F(Sk，xk)为不匹配的电压，可表示为J(S，d)关于相角位移δ和故障距离X的真实和假设的不匹配对称分量电压的偏导数组 成的：w是对角矩阵，表示不匹配电压的加权系数：10.如权利要求9所述的基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，其特 征是，迭代过程为： (1)Φ.χι = 0,Χ2=1,δι = 〇,δ2 = π，4·e) 将χ(0)、δ(0)带入式 |Ufs,pejS|，|U打,ρΙ，Jmin= ω〇|ρ〇(δ，χ) |2+ωι|Ρι(δ，χ) |2+c〇2|F2 (δ，χ)忡； f) 设置一个迭代误差值ε，如果I阳s,peW I〉I阳r,p I说明χ(0)在故障位置左侧，此时故障位 置在(Χ(0)，1)内，令X1 = X(0);如果I阳3,。6^|<|贴,。|说明故障位置在右侧，此时故障位置在 (Ο,χ(Ο)) ,X2 = x(0)； d)令Λ·(1) = ^^^，重复步骤b)，c)，直至出现X化)使轉成立。
【专利摘要】本发明公开了基于加权最小二乘算法的特高压输电线路故障定位方法，包括：建立特高压输电线路分布式参数模型：根据输电线路的分布式参数特性，级联相叠加输电线路无限小段上的电压和电流，得出分布式参数模型；根据建立的模型处理特高压线路中的参数即对波阻抗Zc和传播系数r简化；根据发送端测量值计算出故障点的正序、负序和零序电压，根据接收端测量值计算出的故障点的正序、负序和零序电压；引入相角位移δ表示发送端滞后接收端的位移相角，采用加权的方法分配零序、正序、负序不匹配的电压分量所占的比重，求出基于加权最小二乘算法的故障位置。本发明建立了特高压输电线路的分布式参数模型，降低了短线采用的集中参数模型简单处理造成的模型误差。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN105548803
【申请号】CN201510890587
【发明人】苏建军, 王大鹏, 王昕 , 张国辉, 李玉敦, 孙运涛, 赵斌超, 王军, 黄秉青, 张婉婕, 杨超, 王宏, 代桃桃
【申请人】国网山东省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月4日