本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護技術領域，具體地說是涉及一種基于正序電流差的同塔雙回t型輸電線路故障測距方法。

背景技術：

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，t型支接線路越來越多地出現(xiàn)在高壓電網(wǎng)中。同塔并架雙回線路更是以其輸送能力大、出線走廊窄、占地面積小等優(yōu)勢，在高壓輸配電網(wǎng)中得到日益廣泛的應用。同塔并架雙回線路相互連接，形成雙回t型輸電線路。雙回t型線路輸電負荷重，一旦故障亟待準確定位，快速排查故障。由于t型線路結構的特殊性，不能簡單地把已有雙回線路的故障測距方法應用到t型輸電線路上。

電網(wǎng)故障定位方法從原理上主要可以分為行波法和故障分析法。行波法存在波頭識別問題，且需投入專門硬件設備，技術較為復雜。故障分析法對設備要求低，投資小，獲得了廣泛應用。目前已有的t型線路故障分析法多是針對單回線路，這些方法存在的問題有：t節(jié)點附近發(fā)生高阻抗短路時故障支路判別存在判別死區(qū)、測距結果受過渡電阻性質影響、需要在各支路全線搜索尋找故障點、測距方程的數(shù)值求解存在收斂性和偽根問題等，這些都是研究t型線路故障測距方法需要考慮的問題。同塔并架雙回線路與單回線路相比結構更加復雜，雙回線間存在耦合效應且故障類型繁多，給雙回t型輸電線路的故障測距增加了難度，相關研究也比較少。現(xiàn)已提出的雙回t型線路故障測距方法多是采用集中參數(shù)線路模型進行推導，無法應用于對地分布電容較大的長距離高壓輸電線路。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種采用分布參數(shù)模型建模的基于正序電流差的同塔雙回t型輸電線路故障測距方法。技術方案如下：

一種基于正序電流差的同塔雙回t型輸電線路故障測距方法，其特征在于，首先利用保護安裝處的電流互感器采集雙回t型輸電線路系統(tǒng)三端的各相電流數(shù)據(jù)，并用對稱分量法求出兩回線路的正序電流分量；然后由雙回t型輸電線路的正序電流分量計算三條支路的測距函數(shù)，根據(jù)各條支路首末兩端的測距測距函數(shù)差值大小判斷出故障支路；最后利用故障距離解析表達式在故障支路上計算故障距離，步驟如下：

(1)利用保護安裝處的電流互感器采集故障發(fā)生后雙回t型輸電線路m、n、p三端的電流數(shù)據(jù)，并用對稱分量法求出兩回線路的正序電流分量：m端兩回線路的正序電流分量n端兩回線路的正序電流分量p端兩回線路的正序電流分量i代表第一條回路，ii代表第二條回路。

(2)計算兩回線路正序電流分量之差：

(3)利用mt支路的測距函數(shù)計算d1＝|f(0)-f(l1)|，若d1≥k，則故障發(fā)生在nt支路上。其中l1、l2、l3分別mt、nt、pt支路的長度，lk為mt支路上k點到m端的距離，和分別為由m、t端電氣量推算得到的mt支路上k點處的兩回線路正序電壓分量與正序電流分量之差，zc1為線路正序特性阻抗，γ1為線路正序傳播常數(shù)，arg(·)為取相位函數(shù)，。

(4)利用nt支路的測距函數(shù)計算d2＝|f(0)-f(l2)|，若d2≥k，則故障發(fā)生在nt支路上。其中lk為nt支路上k點到n端的距離，和分別為由n、t端推算得到的nt支路上k點處的兩回線路正序電壓分量與正序電流分量之差。

(5)利用pt支路的測距函數(shù)計算d3＝|f(0)-f(l3)|，若d3≥k，則故障發(fā)生在nt支路上。其中lk為pt支路上k點到p端的距離，和分別為由p、t端推算得到的pt支路上k點處的兩回線路正序電壓分量與正序電流分量之差。

(6)利用故障距離解析表達式在故障支路上定位故障：

1)若故障發(fā)生在mt支路上，故障點距離m端的距離為其中β為線路正序傳播常數(shù)的虛部。

2)若故障發(fā)生在nt支路上，故障點距離n端的距離為

3)若故障發(fā)生在pt支路上，故障點距離p端的距離為

若兩到三條支路均滿足故障條件，則故障發(fā)生在t節(jié)點。

本發(fā)明的有益效果：

(1)利用雙回線路的正序電流分量進行測距，不受平行線間零序互感的影響，無需線間互感參數(shù)和電壓測量數(shù)據(jù)也能定位故障。

(2)根據(jù)測距函數(shù)在支路首末兩端的相位差大小判斷故障分支，基于此特性提出的故障支路選取判據(jù)在t節(jié)點附近無判別死區(qū)。

(3)通過對故障距離解析表達式的計算進行精確測距，從原理上不出現(xiàn)偽根，無需繁瑣的搜索和迭代過程，算法簡單，易于實現(xiàn)。

(4)測距結果不受分布電容、過渡電阻、系統(tǒng)阻抗、負荷電流等因素的影響，測距精度高，對線性電阻故障和電弧型故障均具有良好的適用性。

附圖說明

圖1同塔雙回t型輸電線路系統(tǒng)示意圖

圖2雙回t型輸電線路在mt支路發(fā)生故障時的單回線正序網(wǎng)絡等效圖

附圖中及文字中各標號的含義：

l1為mt支路長度，l2為nt支路長度，l3為pt支路長度；

為m端電源電勢，為n端電源電勢，為p端電源電勢；

為母線m端的正序電壓，為母線n端的正序電壓，為母線p端的正序電壓；

為由m端流向線路的正序電流，為由n端流向線路的正序電流，為由p端流向線路的正序電流；

為mt支路注入t節(jié)點的正序電流，為nt支路注入t節(jié)點的正序電流，分別為pt支路注入t節(jié)點的正序電流；

為故障點正序電壓；

為正序故障電流，i＝i，ii。

具體實施方式

下面根據(jù)說明書附圖對本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容做進一步詳細表述。

圖1為應用本發(fā)明的同塔雙回t型輸電線路系統(tǒng)示意圖。本發(fā)明利用分布參數(shù)模型提出基于正序電流差的同塔雙回t型輸電線路故障測距方法，首先利用保護安裝處的電流互感器采集雙回t型輸電線路系統(tǒng)三端的各相電流數(shù)據(jù)，并用對稱分量法求出兩回線路的正序電流分量；然后由雙回t型輸電線路的正序電流分量計算三條支路的測距函數(shù)，根據(jù)各條支路首末兩端的測距測距函數(shù)差值大小判斷出故障支路；最后利用故障距離解析表達式在故障支路上計算故障距離。具體步驟如下：

(1)利用保護安裝處的電流互感器采集故障發(fā)生后雙回t型輸電線路m、n、p三端的電流數(shù)據(jù)，并用對稱分量法求出兩回線路的正序電流分量：為m端兩回線路的正序電流分量；為n端兩回線路的正序電流分量；為p端兩回線路的正序電流分量，i代表第一條回路，ii代表第二條回路。

(2)計算兩回線路正序電流分量之差：

(3)利用兩回線路正序電流分量構造測距函數(shù)，根據(jù)故障支路選取判據(jù)判斷故障支路。

由于兩回線路的正序網(wǎng)絡彼此相互獨立且線路參數(shù)完全相同，以單回t型輸電線路的正序網(wǎng)絡進行推算分析。圖2為雙回t型輸電線路在mt支路發(fā)生故障時的單回線正序網(wǎng)絡等效圖。

分別為由m、n、p三端數(shù)據(jù)推算得到的t節(jié)點正序電壓，則有：

1)在故障支路mt上測距時，t節(jié)點電壓和注入電流取為i＝i、ii。構造測距函數(shù)如下式所示：

和分別為由m、t端電氣量推算得到的mt支路上k點處的兩回線路正序電壓分量與正序電流分量之差，l1、l2、l3分別mt、nt、pt支路的長度，lf為故障點到m端的距離，lk為k點到m端的距離，zc1為線路正序特性阻抗，γ1為線路正序傳播常數(shù)。

測距函數(shù)(2)的函數(shù)特性為：當lf＞lk時，f(lk)≈90°；當lf＜lk時，f(lk)≈-90°；當lf＝lk時，f(lk)≈0°。

2)在正常支路nt上測距時，t節(jié)點電壓和注入電流取為i＝i，ii。構造測距函數(shù)如下所示：

和分別為由n、t端推算得到的nt支路上k點處的兩回線路正序電壓分量與正序電流分量之差，lf為故障點到n端的距離，lk為k點到n端的距離。

測距函數(shù)(4)的函數(shù)特性為：當k點在支路nt上移動時，f(lk)≈90°。

3)在正常支路pt上測距時，t節(jié)點電壓和注入電流取為i＝i，ii。構造測距函數(shù)如下所示：

和分別為由p、t端推算得到的pt支路上k點處的兩回線路正序電壓分量與正序電流分量之差，其表達式不再給出。lf為故障點到p端的距離，lk為k點到p端的距離。

支路pt和支路nt在電氣結構上完全對稱，測距函數(shù)(6)的函數(shù)特性為：當k點在支路pt上移動時，f(lk)≈90°。

4)利用測距函數(shù)在各條之路上的函數(shù)特性構造故障支路選取判據(jù)：令di＝abs(f(0)-f(li))(i＝1、2、3，abs(·)代表取絕對值)，若di≥k，則故障在該條支路上；若di＜k，則故障不在該條支路上；若兩到三條支路滿足條件，則t節(jié)點發(fā)生故障。為了保證靈敏度，k值可取為90。

(4)利用故障距離解析表達式在故障之路上定位故障：

1)若故障發(fā)生在mt支路上，故障定位方程如下：

求解方程得到其中arg(·)為取相位函數(shù)，β為線路正序傳播常數(shù)的虛部。

2)若故障發(fā)生在nt支路上，故障定位方程如下：

求解方程得到其中arg(·)為取相位函數(shù)，β為線路正序傳播常數(shù)的虛部。

3)若故障發(fā)生在pt支路上，故障定位方程如下：

求解方程得到其中arg(·)為取相位函數(shù)，β為線路正序傳播常數(shù)的虛部。