一种四端线路故障双端测距方法与系统与流程

1.本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种四端线路故障双端测距方法与系统。


背景技术：

2.目前，应用于输电线路的故障测距算法主要有：单端测距算法和双端测距算法两大类。对于单端故障测距算法，一般的金属性故障，只有一端线路能准确测距，另外两端由于分流支路的存在，故障测距结果不准，并且在高阻接地故障时多端线路均不能准确测距甚至无法测距。传统的双端测距算法，只适用于双端系统。对于t接线路(三端系统)，基于t点虚拟电压的双端测距算法也只适用仅有一个交汇点的三端系统，当交汇点大于一个时，现有的t接线路双端测距方法不能适用；对于四端线路，由于交汇点不止一个(如图1)，故现有的t接线路双端测距方法不能适用，为此提出了四端线路故障测距算法，主要包括行波法和波阻抗法，存在计算量大或者原理复杂等问题，导致工程化困难。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提出一种四端线路故障双端测距方法与系统，先自动识别不同区域的交汇点，并计算出交汇点之间的线路距离长度；将四端系统线路分为最多五个区域，分别计算出两个交汇点的虚拟电压和虚拟电流；定位故障点在哪个区域，并使用双端测距算法定位故障点，能够实现在各种故障情况下准确测距。
4.为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
5.第一方面，本发明提供了一种四端线路故障双端测距方法，包括：
6.识别出四端线路的所有交汇点，并计算出相邻交汇点之间的线路距离长度；
7.响应于线路保护跳闸信号，分别计算出各交汇点的虚拟电压和虚拟电流；
8.基于各线路保护安装处模拟量信息及支路参数信息计算出折算到与其对应的交汇点处的虚拟电压，定位出故障点所在区域；
9.基于各区域的线路距离长度，使用双端测距算法定位出故障点。
10.可选地，所述交汇点的识别方法包括：
11.将四端线路分为5个区域，交汇点数量为2，分别记为第一交汇点t1和第二交汇点t2；
12.响应于四端线路没有故障，且任一交汇点负荷电流满足预设要求的信号，计算出各支路折算到同一交汇点的虚拟补偿电压；
13.筛选出与主机所在支路对应的虚拟补偿电压之差绝对值最小的支路，判定二者共用第一交汇点t1，另外两个支路共用第二交汇点t2。
14.可选地，所述虚拟补偿电压的计算公式为：
15.16.其中，为支路n折算到同一交汇点的正序虚拟补偿电压，n＝1,2,3,4，为支路n保护安装处的正序电压，为支路n保护安装处的正序电流，z
1_n
为支路n线路全长的正序阻抗。
17.可选地，当支路1和支路2共用第一交汇点t1，支路3和支路4共用第二交汇点t2，所述两个交汇点之间的线路距离长度的计算方法为：
18.计算出第一交汇点t1的电流以及第二交汇点t2的电流
19.计算两个交汇点之间的线路正序阻抗与支路1的正序阻抗的比值
20.基于所述比值和支路1的线路距离长度，计算出两个交汇点之间的线路距离长度。
21.可选地，所述故障点所在区域的定位方法包括：
22.响应于线路保护跳闸信号，计算出各支路折算到与其对应交汇点的虚拟补偿电压；
23.分别计算将计算结果与预设的阈值进行比较，并根据比较结果判定故障区域，其中，分别对应线路a相、b相、c相，为支路1折算到第一交汇点t1各相虚拟补偿电压，为支路2折算到第一交汇点t1各相虚拟补偿电压，为支路3折算到第二交汇点t2各相虚拟补偿电压，为支路4折算到第二交汇点t2各相虚拟补偿电压。
24.可选地，所述根据判断结果判定故障区域，具体包括：
25.当且时，故障定位在两个交汇点之间；
26.当且时，则故障点在支路1或者支路2；
27.当且则故障点在支路3或者支路4；
28.当且则故障点在支路1或者支路2；
29.当且则故障点在支路3或者支路4。
30.可选地，如果定位故障在支路1或者支路2；
31.先用第二交汇点t2点的补偿虚拟电压计算出第一交汇点t1的补偿虚拟电压的补偿虚拟电压其中为第二交汇点t2点故障相电流，和分别为支路3和支路4保护安装处测量的故障相电流；为第二交汇点t2零序电流z
1_1
、z
0_1
分别为支路1的线路全长的正序阻抗和零序
阻抗；
32.若则故障点在1区；
33.若则故障点在2区。
34.可选地，如果定位故障在支路3或者支路4；
35.先用第一交汇点t1的补偿虚拟电压计算出第二交汇点t2点的补偿虚拟电压点的补偿虚拟电压其中为第一交汇点t1故障相电流，和分别为支路1和支路2保护安装处测量的故障相电流；为第一交汇点t1零序电流z
1_1
、z
0_1
分别为支路1的线路全长的正序阻抗和零序阻抗；
36.若则故障点在支路3；
37.若则故障点在支路4。
38.可选地，当支路1和支路2共用第一交汇点t1，支路3和支路4共用第二交汇点t2；第一交汇点t1和第二交汇点t2之间的区域即为线路5；
39.当支路n发生故障，且为非对称性故障时，则采用以下公式计算出故障测距标幺值：
[0040][0041]
其中：为支路n首端负序电流，为支路n末端负序电流，为支路n首端负序电压，为支路n末端负序电压，z
2_n
为支路n负序阻抗。
[0042]
当支路n发生故障，且为对称性故障时，则采用以下公式计算出故障测距标幺值：
[0043][0044]
其中：为支路n首端正序电流，为支路n末端正序电流，为支路n首端正序电压，为支路n末端正序电压，z
1_n
为支路n正序阻抗；
[0045]
基于lf＝k*ln计算出故障定位点，ln为支路n线路全长。
[0046]
第二方面，本发明提供了一种四端线路故障双端测距系统，包括存储介质和处理器；
[0047]
所述存储介质用于存储指令；
[0048]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步骤。
[0049]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0050]
本发明提出一种四端线路故障双端测距方法与系统，先自动识别不同区域的交汇点，并计算出交汇点之间的线路距离长度；将四端系统线路分为最多五个区域，分别计算出两个交汇点的虚拟电压和虚拟电流；定位故障点在哪个区域，并使用双端测距算法定位故
障点，能够实现在各种故障情况下准确测距，且不需要增加额外的线路参数整定，容易在现有的线路保护中实现。
附图说明
[0051]
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
[0052]
图1为四端线路分区的结构示意图；
[0053]
图2为本发明一种实施例的交汇点识别流程图；
[0054]
图3为本发明一种实施例故障选区流程图。
具体实施方式
[0055]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
[0056]
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0057]
实施例1
[0058]
本发明实施例中提供了一种四端线路故障双端测距方法，包括：
[0059]
识别出四端线路的所有交汇点，并计算出相邻交汇点之间的线路距离长度；
[0060]
响应于线路保护跳闸信号，分别计算出各交汇点的虚拟电压和虚拟电流；
[0061]
基于各线路保护安装处模拟量信息及支路参数信息计算出折算到与其对应的交汇点处的虚拟电压，定位出故障点所在区域；
[0062]
基于各区域的线路距离长度，使用双端测距算法定位出故障点。
[0063]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图2所示，所述交汇点的识别方法包括：
[0064]
如图1所示，将四端线路分为5个区域，交汇点数量为2，分别记为第一交汇点t1和第二交汇点t2；支路1对应的区域为m-t1，称之为1区；支路2对应的区域为p-t1，称之为2区；支路3对应的区域为n-t2，称之为3区；支路4对应的区域为q-t2，称之为4区；t1与t2之间的区域称之为5区；
[0065]
响应于四端线路(m、p、q、n)均没有故障，且任一交汇点负荷满足预设要求的信号，如任一端的负荷电流大于0.1in，in为额定电流)，计算出各支路折算到同一交汇点t(第一交汇点t1或第二交汇点t2)的虚拟补偿电压；
[0066]
筛选出与主机所在支路对应的虚拟补偿电压之差绝对值最小的支路，判定二者共用第一交汇点t1，另外两个支路共用第二交汇点t2。
[0067]
在本发明实施例的具体实施过程中，所述虚拟补偿电压的计算公式为：
[0068][0069]
其中，为支路n折算到同一交汇点的正序虚拟补偿电压，n＝1,2,3,4，为支路n保护安装处的正序电压，为支路n保护安装处的正序电流，z
1_n
为支路n线路全长的正序阻抗。
[0070]
默认支路1安装的线路保护为主机，支路2、支路3、支路4安装的线路保护为从机，支路1距离最近的交汇点默认为第一交汇点t1，分别计算，分别计算利用筛选三者中值最小原则，识别出共用第一交汇点t1的线路(如：为三者中最小，则支路2与支路1共用第一交汇点t1)，另外两端系统所在区域则共用t2点。
[0071]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，当支路1和支路2共用第一交汇点t1，支路3和支路4共用第二交汇点t2，所述两个交汇点之间的线路距离长度的计算方法为：
[0072]
计算出第一交汇点t1的电流以及第二交汇点t2的电流
[0073]
计算两个交汇点之间的线路正序阻抗与支路1的正序阻抗的比值
[0074]
基于所述比值和支路1的线路距离长度，计算出两个交汇点之间的线路距离长度。
[0075]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图3所示，所述故障点所在区域的定位方法包括：
[0076]
响应于线路保护跳闸信号，即线路保护跳闸后，进入故障选取逻辑，计算出各线路折算到与其对应交汇点的虚拟补偿电压；
[0077]
分别计算将计算结果与预设的阈值进行比较，并根据比较结果判定故障区域，其中，分别对应线路a相、b相、c相，为支路1折算到第一交汇点t1各相虚拟补偿电压，为支路2折算到第一交汇点t1各相虚拟补偿电压，为支路3折算到第二交汇点t2各相虚拟补偿电压，为支路4折算到第二交汇点t2各相虚拟补偿电压。
[0078]
其中，所述根据判断结果判定故障区域，具体包括：
[0079]
当且时，故障定位在两个交汇点之间(即区域5)；
[0080]
当且时，则故障点在支路1(即区域1)或者支路2(即区域2)；
[0081]
当且则故障点在支路3(即区域3)或者支路4(即区域4)；
[0082]
当且则故障点在支路1或者支路2；
[0083]
当且则故障点在支路3或者支路4。
[0084]
如果定位故障在支路1或者支路2；
[0085]
先用第二交汇点t2点的补偿虚拟电压计算出第一交汇点t1的补偿虚拟电压的补偿虚拟电压其中为第二交汇点t2点故障相电流，和分别为支路3和支路4保护安装处测量的故障相电流；为第二交汇点t2零序电流z
1_1
、z
0_1
分别为支路1的线路全长的正序阻抗和零序阻抗；
[0086]
若则故障点在1区；
[0087]
若则故障点在2区。
[0088]
如果定位故障在支路3或者支路4；
[0089]
先用第一交汇点t1的补偿虚拟电压计算出第二交汇点t2点的补偿虚拟电压点的补偿虚拟电压其中为第一交汇点t1故障相电流，和分别为支路1和支路2保护安装处测量的故障相电流；为第一交汇点t1零序电流z
1_1
、z
0_1
分别为支路1的线路全长的正序阻抗和零序阻抗；
[0090]
若则故障点在支路3；
[0091]
若则故障点在支路4。
[0092]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述使用双端测距算法定位出故障点，具体包括以下步骤：
[0093]
以支路n发生故障为例，且为非对称性故障时，则采用以下公式计算出故障测距标幺值：
[0094][0095]
其中：为支路n首端负序电流，为支路n末端负序电流，为支路n首端负序电压，为支路n末端负序电压，z
2_n
为支路n负序阻抗。
[0096]
以支路n发生故障为例，且为对称性故障时，则采用以下公式计算出故障测距标幺值：
[0097][0098]
其中：为支路n首端正序电流，为支路n末端正序电流，为支路n首端正序电压，为支路n末端正序电压，z
1_n
为支路n正序阻抗。
[0099]
基于lf＝k*ln计算出故障定位点，完成双端故障测距。
[0100]
实施例2
[0101]
基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种四端线路故障双端
测距系统，包括存储介质和处理器；
[0102]
所述存储介质用于存储指令；
[0103]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1中任一项所述方法的步骤。
[0104]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。