一种t型输电网络的故障测距的方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种T型输电网络的故障测距的方法及应用，T型输电网络有3条线路，分别记为L1、L2、L3；3个位于端部的能记录故障数据的节点，分别记为P1、P2、P3节点，以及1个故障数据无法记录的T节点，其中，线路采用简单的阻抗模型；当故障发生后，录波器会分别记录各端的故障波形，各录波器之间并未同步，具有一定的相位差；按以下步骤进行：故障起始点判断、对录波器采集的电气模拟量进行数字滤波、各正序分量计算、将T型输电网络简化为双端网络，并对各线路L1、L2、L3上的故障距离d1、d2、d3和修正系数k1、k2、k3进行结果判定，得到正确的故障测距。并将T型输电网络的故障测距的方法应用到树形输电网络的多端故障测距。
【专利说明】-种T型输电网络的故障测距的方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种Τ型输电网络的故障测距的方法及应用，属于电力系统故障测距
【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着风力发电技术的迅速发展，大规模的风电并网接入使得风电场输电 网络呈现出复杂的多分支树形结构。输电网络结构的复杂，导致电力系统事故发生的风险 也随之提高，事故波及范围也相应增大，为了在故障发生后能尽快排除故障，恢复电力系统 运行，需要快速、准确地进行故障测距。
[0003] 根据数据来源划分，输电网络的故障测距原理总体上分为单端测距、双端测距和 多端测距。其中，单端测距和多端测距这两种易受分支电路影响的测距原理会带来较大误 差，而目前的多端测距受限于故障数据获取困难、数据需要同步、无专用软件等苛刻的前提 条件，实际操作较为困难，目前也仅用于Τ接线这种仅有一个分支的简单网络。
[0004] 因此，有必要寻找一种新型的多端故障测距方法，实现任意数量分支的树形结构 输电网络的故障测距。
【发明内容】
[0005] 针对目前各种测距方法难以在多分支树形结构输电网络中应用的问题，本发明提 出了一种一种τ型输电网络的故障测距的方法及应用，运用假设及递推的原理，将输电网 络的多端故障测距简化为对输电线路的双端故障测距，从而可以利用成熟的双端故障测距 方法。最后通过对测距结果的合理性判定，得出准确的故障测距结论。
[0006] 下面先以如图1所示的Τ型输电网络为例介绍本发明所述的假设及递推原理、将 输电网络的多端故障测距简化为对输电线路的双端故障测距的过程和测距结果的合理性 判定方法。该Τ型输电网络有3条线路，分别记为LI、L2、L3 ;3个位于端部的能记录故障 数据的节点，分别记为Ρ1、Ρ2、Ρ3节点，以及1个故障数据无法记录的Τ节点，其中，线路采 用简单的阻抗模型；当故障发生后，录波器会分别记录各端的故障波形，要注意的是各录波 器之间并未同步，具有一定的相位差；
[0007] 具体的步骤如下：
[0008] 步骤一、故障起始点判断
[0009] 为准确计算故障电压、电流，首先需要进行故障起始点的判断，其判据为：
[0010] I IU (η)-υ (η-Ν) I -1U (η-Ν)-υ (η-2Ν) I I 彡 Λ u (1)
[0011] I 11 (η) -I (η-Ν) I -11 (η-Ν) -I (η-2Ν) I I 彡 Λ I (2)
[0012] 其中，AU为电压扰动定值，Λ I为电流扰动定值，均取为0. 1倍的额定值；n为当 前采样点序号，N为每个工频周期内采样点的数量。
[0013] 考虑到实际中采样存在误差，或者电压存在波动，在某些点采样错误，因此，需满 足在半个周期内存在同条线路中连续的3个点均满足上述突变要求时，此时认为此条线路 中第一采样点为故障起始点；
[0014] 步骤二、数字滤波
[0015] 在录波器中，首先要对一次设备的电气量模拟量进行采集，然后对这些采集的数 据进行数字滤波，再对经过数字滤波的数字信号进行数学运算、逻辑运算，并进行分析判 断，实现故障分析功能。
[0016] 考虑到实际短路故障时，不仅有恒定的直流分量和各次谐波，还有衰减的直流分 量，因此采用一阶差分全波傅立叶算法进行滤波；
[0017] 步骤三、序分量选择
[0018] 本发明所述的多端测距原理最终会简化为线路的双端测距，以利用成熟的双端测 距算法。在双端测距算法中，事先不进行故障判相，且采用线路双端的序分量而不是相分量 来进行计算，可选用正序、负序或零序分量。由于零序分量只在接地故障时才出现，三相短 路时既无零序分量，也没有负序分量，而无论何种故障类型都存在正序分量，因此，本发明 采用正序分量进行故障测距。
[0019] 步骤四、网络简化
[0020] 当故障发生在L1上，因为已知P1节点向L1看过去的向量，那么只需要知道从T 节点向L1看过去的向量就可按照双端网络来进行故障分析了；
[0021] L2上没有故障，因此，由P2节点的电压、电流再结合L2的参数就可以推出T节点 的电压，即：
[0022]
【权利要求】
1. 一种τ型输电网络的故障测距的方法，T型输电网络有3条线路，分别记为LI、L2、 L3 ;3个位于端部的能记录故障数据的节点，分别记为P1、P2、P3节点，以及1个故障数据无 法记录的T节点，其中，线路采用简单的阻抗模型；当故障发生后，录波器会分别记录各端 的故障波形，各录波器之间并未同步，具有一定的相位差；其特征在于按以下步骤进行： 步骤一、故障起始点判断 为准确计算故障电压、电流，首先需要进行故障起始点的判断，其判据为： | U (η) -u (n-N) I -1U (n-N) -u (n-2N) I I 彡 Λ u (1) 11 (η) -I (η-Ν) I -11 (η-Ν) -I (η-2Ν) I I 彡 Λ I (2) 其中，AU为电压扰动定值，Λ I为电流扰动定值，均取为0. 1倍的额定值；n为当前采 样点序号，N为每个工频周期内采样点的数量； 考虑到实际中采样存在误差，或者电压存在波动，在某些点采样错误，需满足在半个周 期内存在同条线路中连续的3个点均满足上述突变要求时，此时认为此条线路中第一采样 点为故障起始点； 步骤二、数字滤波 在录波器中，首先要对一次设备的电气模拟量进行采集，然后对这些采集的数据进行 数字滤波； 步骤三、序分量选择 采用正序分量进行故障测距； 步骤四、网络简化 当故障发生在L1上，因为已知P1节点向L1看过去的向量，那么只需要知道从T节点 向L1看过去的向量就能按照双端网络来进行故障分析； L2上没有故障，因此，由P2节点的电压、电流再结合L2的参数就能推出T节点的电压， 即：
(3) 其中，
为由P2、L2推出的T节点正序电压，
为P2节点处的线路正序电压、 正序电流，
为L2的正序阻抗； 同理，由P3和L3也能推出T节点的电压，即：
(4) 其中，
为由P3、L3推出的T节点正序电压，
为P3节点处的L3的电压、电流 向量的正序分量，
为L3的正序阻抗； 理论上讲，按两种路径推出的T节点的电压幅值应该一样，但是实际上受到录波准确 度、线路模型准确度和线路参数准确度的影响，按两种方式推出的T节点的电压存在一定 程度的幅值、相位差，再对结果进行修正； 修正系数的计算方法如下： a)首先取T节点的正序电压幅值UT为二个推算正序电压幅值的平均值，即 UT = average (| UT21, | UT31) (5) b) 计算L2的修正系数k2，使其满足
(6) c) 同理，计算L3的修正系数k3; d) L1为所假设的故障线路，不参与修正，认为其修正系数就为1 ;
令 作为T节点的正序电压，如前所述，各录波器之间并未同步，因此，从T ， 节点向L1看过去电流不能简单的将P2、P3处的电流相加，需要对各录波数据偏转一定的角 度； 除幅值相同之外，按两种路径推出来的T节点电压的相角也应相同；重新计算
(7) (8) 其中，
是考虑修正系数之后T节点的推算电压，由于
的相角为0,那么
的相角即为P2、P3处正序电流向量应该偏转的角度，偏转之后的电流即作为从 T节点向L1看过去的正序电流； 步骤五、结果判定 由于事先并不知道故障发生在哪条线路上，因此分别假设故障发生LI、L2、L3上，并重 复上述步骤一、二、三、四进行网络简化和测距，得到3组数据，每组数据中包含1个测距结 果，dl、d2、d3分别为LI、L2、L3的故障距离，kp k2、k3分别为LI、L2、L3的修正系数，假设 故障线路对应修正系数为1，由于存在3组数据，因此需要对数据进行判定； 修正的时候是假设故障不在该线路上的情况下进行的，因此，长度修正的结果应该在 1的附近；那么，当故障确实在该线路上，即与假设不符时，计算出来的修正值会偏离1 ;因 此，对每组数据，按下述公式计算可信度〇j;
(9) 其中，Μ为线路数量，为假设故障线路为h时的可信度，可信度的值越小，认为测距 结果越合理，得到正确的故障测距。
2. 根据权利要求1所述的T型输电网络的故障测距的方法，其特征在于：所述步骤二 对这些采集的数据进行一阶差分全波傅立叶算法滤波。
3. 利用权利要求1或2所述的T型输电网络的故障测距的方法进行树形输电网络的 多端故障测距应用，其特征在于：将实际的风电场输电网络呈现多分支树形结构分成若干 个T型输电网络，再按照T型输电网络的故障测距的方法来假设及递推推算出该线路两端 的数据，简化为双端测距。
【文档编号】G01R31/08GK104062547SQ201410251341
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】郑太一, 王建勋, 马丽红, 刘大鹏, 崔运海 申请人:国家电网公司, 国网吉林省电力有限公司