一种三段式距离保护的故障快速隔离定位方法及仿真系统与流程

本发明涉及继电保护，更具体地说，本发明涉及一种三段式距离保护的故障快速隔离定位方法及仿真系统。

背景技术：

1、现有的配电网通常采用三段式距离保护方法，通过测量故障点至保护安装处的阻抗值确定故障所在区段，并完成故障隔离与定位。随着配电网中分布式电源接入规模增加以及网络运行方式日趋复杂，配电线路逐渐出现双侧电源合环运行的情况。

2、此时线路发生故障时，两侧电源输出的短路电流之间存在相角差异，使保护装置测得的表观阻抗与实际故障位置之间产生偏差，进而引起距离保护动作区边界发生变化。同一故障点可能被线路两侧相邻保护开关判定为不同保护区段，从而导致故障隔离范围扩大或故障区段定位不准确。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种三段式距离保护的故障快速隔离定位方法及仿真系统以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种三段式距离保护的故障快速隔离定位方法，包括如下步骤：

4、s1：获取双侧电源线路中本端与对端保护装置的同步电气采样数据，调取线路预配置的线路分段阻抗参数和开关位置信息；

5、s2：对双端同步电气采样数据依次进行工频故障分量提取和对称分量分解，得到双端正序故障分量电气量，并计算双端正序故障电流的相角差序列；

6、s3：基于双端正序故障分量电气量生成双端视在阻抗轨迹，依据线路分段阻抗参数确定三段式距离保护的初始阻抗边界，记录双端视在轨迹分别穿越各初始阻抗边界的边界穿越时序；

7、s4：按照相角差序列与边界穿越时序的对应关系，分别计算各段初始阻抗边界对应的双端边界修正量；

8、s5：采用所述双端边界阻抗修正量对对应初始阻抗边界进行修正，将双端视在阻抗轨迹与修正后阻抗边界比对，得到故障阻抗分别在双端保护段上的归属结果；

9、s6：取双端保护段归属结果在线路分段上的重叠分段作为故障位置，并结合开关位置信息确定首跳开关组合。

10、在一个优选的实施方式中，s1具体为：

11、以本端保护开关和对端保护开关为采集对象，分别获取本端保护开关和对端保护开关的三相电压采样值及三相电流采样值；

12、读取本端保护开关、对端保护开关及相邻保护开关的合分状态和安装位置，形成开关位置信息，并读取相邻保护开关之间的线路分段阻抗。

13、在一个优选的实施方式中，s2具体为：

14、以本端与对端保护装置识别到的同一故障启动时刻为时间同步基准，分别采集故障启动时刻前后的三相电压瞬时采样值及三相电流瞬时采样值作为同步电气采样数据；

15、所述开关位置信息包含各保护开关的合分状态和安装位置；依据开关位置信息确定本端与对端之间的有效线路区间，调取对应有效线路区间内各连续分段的电阻分量与电抗分量，作为线路分段阻抗参数。

16、在一个优选的实施方式中，s3，具体为：

17、依据线路分段阻抗形成ⅰ段边界、ⅱ段边界和ⅲ段边界；

18、对每一采样时刻，将正序电压和正序电流进行复数比值计算，得到对应采样时刻的视在阻抗值，并按时间排列分别形成本端视在阻抗轨迹与对端视在阻抗轨迹；

19、分别以本端、对端保护装置安装处为阻抗零点，沿线路方向逐段累加线路分段阻抗，对应设置双端的ⅰ段、ⅱ段、ⅲ段初始阻抗边界；

20、分别检测双端视在阻抗轨迹穿越对应端各段初始阻抗边界的事件，记录每个穿越事件的采样时刻、边界类型与穿越方向，按时间顺序生成边界穿越时序。

21、在一个优选的实施方式中，s4具体为：

22、针对同类型的初始阻抗边界，从所述边界穿越时序中提取本端与对端的穿越时刻，比较确定先穿越端与后穿越端；

23、读取先穿越端的穿越时刻下后穿越端的视在阻抗值，计算该视在阻抗值与后穿越端对应初始阻抗边界的阻抗偏差；

24、基于该时刻对应的正序电流相角差与穿越先后次序确定修正方向，结合所述阻抗偏差确定修正幅值，共同构成该类型初始阻抗边界的边界修正量；

25、当双端中仅一端发生阻抗边界穿越、另一端未穿越时，以穿越端的穿越时刻下未穿越端的阻抗偏差，生成对应边界修正量；

26、当双端均未穿越同类型初始阻抗边界，或正序电流相角差处于预设相角死区范围内时，双端边界修正量记为零。

27、在一个优选的实施方式中，所述基于该时刻对应的正序电流相角差与穿越先后次序确定修正方向包括：

28、以保护装置安装处指向线路的方向为阻抗增长正方向；

29、当正序电流相角差为正且本端为先穿越端，或正序电流相角差为负且对端为先穿越端时，对应阻抗边界的修正方向为沿阻抗增长正方向偏移；

30、当正序电流相角差为负且本端为先穿越端，或正序电流相角差为正且对端为先穿越端时，对应阻抗边界的修正方向为沿阻抗增长反方向偏移。

31、在一个优选的实施方式中，所述结合所述阻抗偏差确定修正幅值包括：

32、在该时刻下，将后穿越端视在阻抗值与对应初始阻抗边界的阻抗差值沿线路阻抗角方向投影，取投影的标量幅值作为修正幅值。

33、在一个优选的实施方式中，s5具体为：

34、针对本端与对端的各段初始阻抗边界，沿线路阻抗方向按照对应修正方向平移对应修正幅值，得到修正后三段阻抗边界；

35、选取故障后稳态时刻的双端视在阻抗值，分别与对应端修正后三段阻抗边界依次比对，确定双端各自落入的保护段，得到故障阻抗分别在双端保护段上的归属结果。

36、在一个优选的实施方式中，s6具体为：

37、将故障阻抗分别在双端保护段上的归属结果，分别映射为从本端、对端出发的候选线路分段范围；

38、对本端候选分段范围与对端候选分段范围求取位置交集，将交集中包含的连续线路分段确定为重叠分段，以重叠分段在线路中的位置区间作为故障定位结果；

39、根据开关位置信息，筛选重叠分段两端处于闭合状态的保护开关作为首跳开关组合。

40、另一方面，本发明提供一种三段式距离保护的故障快速隔离定位系统，包括：

41、数据采集模块：用于获取双侧电源线路中本端与对端保护装置的同步电气采样数据，调取线路预配置的线路分段阻抗参数和开关位置信息；

42、序量分析模块：用于对双端同步电气采样数据依次进行工频故障分量提取和对称分量分解，得到双端正序故障分量电气量，并计算双端正序故障电流的相角差序列；

43、轨迹时序模块：用于基于双端正序故障分量电气量生成双端视在阻抗轨迹，依据线路分段阻抗参数确定三段式距离保护的初始阻抗边界，记录双端视在轨迹分别穿越各初始阻抗边界的边界穿越时序；

44、边界修正模块：用于按照相角差序列与边界穿越时序的对应关系，分别计算各段初始阻抗边界对应的双端边界修正量；

45、保护修正模块：用于采用所述双端边界阻抗修正量对对应初始阻抗边界进行修正，将双端视在阻抗轨迹与修正后阻抗边界比对，得到故障阻抗分别在双端保护段上的归属结果；

46、隔离定位模块：用于取双端保护段归属结果在线路分段上的重叠分段作为故障位置，并结合开关位置信息确定首跳开关组合。

47、本发明一种三段式距离保护的故障快速隔离定位方法及仿真系统的技术效果和优点：

48、通过获取双侧电源线路中本端与对端保护装置的同步电气采样数据，并结合线路分段阻抗参数和开关位置信息，能够在故障发生后形成双端正序故障分量电气量和正序故障电流相角差序列，进而得到双端视在阻抗轨迹及边界穿越时序；通过将相角差序列与边界穿越时序对应计算双端边界修正量，对三段式距离保护的初始阻抗边界进行自适应修正，可减小双侧电源相角差变化引起的保护段边界偏移，使同一故障点在本端与对端保护段上的归属更加一致；通过提取双端保护段归属结果在线路分段上的重叠分段，并结合开关位置信息确定首跳开关组合，能够缩小故障隔离范围，提高故障定位的准确性和隔离动作的选择性，降低过范围跳闸、隔离区段扩大和非故障区域停电的风险。