本發(fā)明涉及電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代大電網(wǎng)中利用本地信息的傳統(tǒng)后備保護(hù)在整定和配合上有一定的困難，難以滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行的要求，在電網(wǎng)發(fā)生大規(guī)模潮流轉(zhuǎn)移時(shí)，傳統(tǒng)后備保護(hù)有可能進(jìn)入動(dòng)作區(qū)，誤動(dòng)作切除正常線路，造成大面積停電事故。廣域后備保護(hù)利用多點(diǎn)廣域信息，無需時(shí)間配合檢測(cè)與切除故障，在大電網(wǎng)中適應(yīng)性較好，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。

近年來隨著同步相量測(cè)量單元pmu(phasormeasurementunit)的發(fā)展，使以pmu量測(cè)電壓電流為數(shù)據(jù)源的廣域后備保護(hù)算法成為可能。由于pmu的成本和維護(hù)費(fèi)用較高，在全網(wǎng)安裝pmu不切實(shí)際，已有學(xué)者研究了基于有限pmu的廣域后備保護(hù)算法。

李捷，苗世洪，劉沛，等發(fā)表了“基于分相有功功率差動(dòng)原理的線路高阻接地保護(hù)判據(jù)[j].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35(8):197-201”。該文獻(xiàn)采用集中式廣域后備保護(hù)的區(qū)域結(jié)構(gòu)，將分相差動(dòng)有功功率與傳統(tǒng)的電流差動(dòng)判據(jù)配合，構(gòu)成簡(jiǎn)單的廣域差動(dòng)保護(hù)原理，該算法不受故障位置和電容電流的影響，但由于需要線路兩端的電氣量進(jìn)行功率差動(dòng)，該算法對(duì)每個(gè)ied依賴性都很強(qiáng)，一旦ied故障，算法的有效性可能受到影響。

陳靜，劉滌塵，王寶華等發(fā)表了“基于有限pmu的廣域后備保護(hù)研究[j].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40(17):67-71,77”。該文獻(xiàn)針對(duì)有限pmu推算未布pmu的母線電壓，定位故障關(guān)聯(lián)母線，再計(jì)算該母線相連所有支路的有功功率估算值和實(shí)際值的相對(duì)誤差來判斷故障，但是準(zhǔn)確找到故障線路的前提是準(zhǔn)確搜索到與故障線路相連的母線，但是實(shí)際上當(dāng)發(fā)生高阻接地故障時(shí)，僅根據(jù)電壓幅值并不能準(zhǔn)確找到該母線，該算法的檢測(cè)故障效果就受到了影響。

發(fā)明專利公開號(hào)為cn106129975a，公開了“一種基于有功功率故障分量判據(jù)的差動(dòng)保護(hù)方法”，研究先獲取差動(dòng)保護(hù)范圍邊界上各斷路器相關(guān)的全部電壓電流同步采樣數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成標(biāo)幺值數(shù)據(jù)，計(jì)算各斷路器相關(guān)的功率故障分量采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，獲得差動(dòng)保護(hù)有功功率的故障分量動(dòng)作值與制動(dòng)值，與故障分量門檻相比判斷為動(dòng)作則判別故障區(qū)域，但是該專利沒有涉及高過渡電阻發(fā)生故障時(shí)故障線路的判斷方法。

現(xiàn)有基于廣域后備保護(hù)方法的準(zhǔn)確性在經(jīng)過渡電阻接地，尤其是高阻接地故障時(shí)會(huì)受到影響，本發(fā)明在有限pmu布局下，構(gòu)造了與已有方法不同的基于線路差動(dòng)有功功率的廣域后備保護(hù)算法，針對(duì)無分支結(jié)構(gòu)、有分支結(jié)構(gòu)，均能夠準(zhǔn)確識(shí)別故障線路，而且在發(fā)生高阻接地故障時(shí)仍能夠準(zhǔn)確識(shí)別故障線路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于差動(dòng)有功功率的廣域后備保護(hù)方法，它能夠有效地解決輸電線路經(jīng)高阻接地故障時(shí)故障線路不易檢測(cè)的問題，能夠在高阻接地故障時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別故障線路。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種基于差動(dòng)有功功率的廣域后備保護(hù)方法，其步驟如下：

步驟一、采用間隔布點(diǎn)的pmu布局策略，將電網(wǎng)劃分為成若干區(qū)域，將未布pmu的母線且與其相連的各線路以及與其相鄰的各母線組成為一個(gè)區(qū)域，記為區(qū)域zk；如果某線路兩端都布置有pmu，則將該線路單獨(dú)作為一個(gè)區(qū)域；

區(qū)域zk的區(qū)域正序差動(dòng)有功功率定義為：

式(1)中，為區(qū)域zk內(nèi)負(fù)荷點(diǎn)的有功功率，負(fù)荷為恒阻抗模型；

bk為區(qū)域zk的邊界母線集合；

為從邊界母線i流入?yún)^(qū)域zk的實(shí)測(cè)正序有功功率，其計(jì)算公式為其中，為邊界母線i的正序電壓，為從母線i流向區(qū)域zk的正序電流，θi為和之間的相角；

基于區(qū)域正序差動(dòng)有功功率的故障區(qū)域搜索判據(jù)為：

式(2)中，為區(qū)域正序差動(dòng)有功功率閾值，取各正常區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率的最大值乘以可靠系數(shù)krel得到。

當(dāng)區(qū)域zk的正序差動(dòng)有功功率大于正序差動(dòng)有功功率閾值時(shí)，則判斷其為故障區(qū)域；

步驟二、對(duì)于無分支結(jié)構(gòu)的故障區(qū)域，利用布有pmu邊界母線的電壓電流，求取本故障區(qū)域中各線路的差動(dòng)有功功率；

對(duì)于無分支結(jié)構(gòu)，由布有pmu邊界母線的電壓電流，向中間未布pmu母線推算得到未布pmu母線的兩個(gè)正序推算電壓。如果兩個(gè)推算電壓幅值的差值較大時(shí)，將它們中幅值較小的對(duì)應(yīng)推算路徑所在的線路判別為故障線路；

在發(fā)生高阻接地故障時(shí)，這兩個(gè)推算電壓幅值很接近，此時(shí)需要再計(jì)算各疑似線路的差動(dòng)有功功率；

在無分支結(jié)構(gòu)下，兩端節(jié)點(diǎn)編號(hào)為j和k的線路ljk的差動(dòng)有功功率pd,j_k定義為，布有pmu母線k流向線路的實(shí)測(cè)有功功率pk_j與未布pmu母線j流向線路的推算有功功率p'j_k之和：

式(3)中，是由另一個(gè)布有pmu母線i向母線j推算得到的推算正序電壓，θj,i為的相角；bjk為線路ljk的電納；re表示取所得復(fù)數(shù)的實(shí)部的操作符號(hào)；

的計(jì)算公式為其中，γ為線路傳播系數(shù)，zc為波阻抗，xij為線路lij的長(zhǎng)度；

在式(3)中分別代入正序、負(fù)序、零序分量，得到線路ljk的正序、負(fù)序、零序差動(dòng)有功功率

忽略電導(dǎo)，由母線i向母線j推算得到的電壓為則對(duì)于線路lij，無論它是否發(fā)生故障，都有：

在式(3)與(4)中代入正序分量，聯(lián)立求解，得到線路lij的正序差動(dòng)有功功率

根據(jù)無分支結(jié)構(gòu)下正序網(wǎng)絡(luò)的電壓相量圖，當(dāng)線路lij上的f點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，電壓相量圖中分別為i、f、j點(diǎn)故障前電壓，是故障點(diǎn)的正序電壓；

對(duì)于大多數(shù)故障情景，由故障側(cè)母線i向母線j推算得到的正序電壓總是滯后于由正常側(cè)母線k向母線j推算得到的正序電壓即得到

由式(5)可得故障線路lij的正序差動(dòng)有功功率

對(duì)于正常線路ljk，在式(3)中代入正序電壓電流，則得到線路ljk的差動(dòng)有功功率pd,j_k：

由于bjk<0，由式(6)可知，正常線路ljk的正序差動(dòng)有功功率

因此，故障線路lij的正序差動(dòng)有功功率而正常線路ljk的正序差動(dòng)有功功率將此作為構(gòu)建故障線路判據(jù)的重要基礎(chǔ)。

步驟三、對(duì)于有分支結(jié)構(gòu)的故障區(qū)域，先采用動(dòng)態(tài)加權(quán)因子，準(zhǔn)確計(jì)算出區(qū)域中未布pmu母線的估計(jì)電壓，再求取故障區(qū)域中各疑似故障線路的差動(dòng)有功功率；

先由中間未布pmu母線的各側(cè)推算電壓的幅值識(shí)別出故障線路，在發(fā)生高阻接地故障時(shí)，各側(cè)推算電壓的幅值較接近，此時(shí)需要再分別計(jì)算疑似線路的差動(dòng)有功功率；

故障線路lij的差動(dòng)有功功率pd,i_j定義為：

式(7)中，u'j、θ'j為未布pmu母線j的估計(jì)電壓的幅值和相角。

由布有pmu母線i、k、h向未布pmu母線j推算得到推算電壓再將3個(gè)推算電壓代入下式，得到母線j的估計(jì)電壓

式(8)中，wi、wk、wh為3個(gè)推算電壓的加權(quán)因子，它們按式(9)計(jì)算：

式(8)中，τ為函數(shù)f(x)＝e^-τx的調(diào)節(jié)系數(shù)；

式(7)與式(4)分別代入正序分量，聯(lián)立求解，可得到故障線路lij的正序差動(dòng)有功功率

由于又bjk<0，由式(10)可得到，故障線路lij的正序差動(dòng)有功功率而其它兩條正常線路ljk、ljh的正序差動(dòng)有功功率均小于零；

步驟四、基于線路差動(dòng)有功功率的故障線路的三種判據(jù)：

1)廣域后備保護(hù)故障判據(jù)1：

式(11)中，為n個(gè)邊界母線向未布pmu母線j推算得到的n個(gè)推算正序電壓幅值集合，δuset為電壓差值閾值，un為母線的額定相電壓；kset是電壓差值閾值系數(shù)；

計(jì)算故障區(qū)域中未布pmu母線j的各側(cè)正序推算電壓，當(dāng)各推算電壓幅值的最大值與最小值之差δu滿足時(shí)，將該故障區(qū)域中各推算電壓中最小者對(duì)應(yīng)推算路徑所在的線路ljx判斷為故障線路；

2)在發(fā)生高阻接地故障時(shí)，故障區(qū)域中未布pmu母線j的各推算電壓幅值較接近，即各推算電壓幅值的最大值與最小值之差δu小于電壓閾值，不滿足故障判據(jù)1；此時(shí)，構(gòu)造和利用故障判據(jù)2：

針對(duì)無分支結(jié)構(gòu)，根據(jù)式(5)，先計(jì)算故障區(qū)域中兩條線路的正序差動(dòng)有功功率；

針對(duì)有分支結(jié)構(gòu)，根據(jù)式(8)、(10)，先計(jì)算故障區(qū)域中各線路的正序差動(dòng)有功功率；

設(shè)為故障區(qū)域中某線路lxj的正序差動(dòng)有功功率，為線路lxj布有pmu側(cè)母線x流向線路lxj的實(shí)測(cè)正序有功功率；

如果除以的絕對(duì)值的數(shù)值大于比值閾值kp，即滿足：

則判斷線路lxj為故障線路；

式(12)中，kp為大于零的比值閾值；

3)當(dāng)故障點(diǎn)靠近線路末端，且過渡電阻很大時(shí)，利用判據(jù)2也不能準(zhǔn)確判斷出故障線路，這屬于極少數(shù)情況；此時(shí)，構(gòu)造和利用故障判據(jù)3，采用負(fù)序、零序分量，分別計(jì)算各條線路的負(fù)序、零序差動(dòng)有功功率；

如果故障區(qū)域中某線路lxj滿足下式：

則判斷線路lxj為故障線路；

式(13)中，kp為大于零的比值閾值。

所述步驟一中的可靠系數(shù)krel的取值范圍為1.3～1.5。

步驟四中所述的電壓差值閾值系數(shù)kset取值為2.5％，比值閾值kp取值為10％。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的效果與優(yōu)勢(shì)在于：

1)本發(fā)明在有限pmu的隔點(diǎn)布局策略下，先利用各區(qū)域邊界布有pum的電壓電流，計(jì)算出各區(qū)域的區(qū)域正序差動(dòng)有功功率，與相應(yīng)的區(qū)域有功功率閾值相比，能夠準(zhǔn)確地搜索出故障區(qū)域。然后在故障區(qū)域中識(shí)別故障線路，大大減輕了廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的通信負(fù)擔(dān)。并且，基于區(qū)域正序差動(dòng)有功功率的故障區(qū)域搜索算法，不受線路的對(duì)地電容和負(fù)荷電流的影響。

2)本發(fā)明針對(duì)故障區(qū)域是無分支結(jié)構(gòu)、有分支結(jié)構(gòu)，分別提出了線路差動(dòng)有功功率的計(jì)算方法。利用故障區(qū)域內(nèi)各線路的差動(dòng)有功功率，依據(jù)所構(gòu)造的三種故障判據(jù)，能夠準(zhǔn)確地識(shí)別故障線路，并且在過渡電阻高達(dá)300ω時(shí)，仍能準(zhǔn)確地判斷出故障線路。

3)對(duì)于有分支結(jié)構(gòu)，構(gòu)造了動(dòng)態(tài)加權(quán)因子，能夠較準(zhǔn)確地估計(jì)出未布pmu母線的電壓，比以平均值求取估計(jì)電壓的方法更準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1為無分支結(jié)構(gòu)下正序?qū)崪y(cè)電壓與推算電壓分布。

圖2為正序網(wǎng)絡(luò)的電壓相量圖。

圖3為有分支結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D。

圖4為基于差動(dòng)有功功率的抗過渡電阻的廣域后備保護(hù)方法的流程圖。

圖5為ieee39節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)及其兩個(gè)分區(qū)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的具體說明

如圖4所示本發(fā)明所提供的基于差動(dòng)有功功率的抗過渡電阻的廣域后備保護(hù)方法的流程，包括如下步驟：

1)搜索故障區(qū)域。

將電網(wǎng)分為若干區(qū)域，各區(qū)域邊界節(jié)點(diǎn)上布置有pmu。

收集各區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)上的電壓電流，計(jì)算得到各區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率。

將它們與區(qū)域有功功率閾值比較，將大于閾值的區(qū)域判斷為故障區(qū)域。

區(qū)域zk的區(qū)域正序差動(dòng)有功功率定義為：

式(1)中，為區(qū)域zk內(nèi)負(fù)荷點(diǎn)的有功功率，負(fù)荷為恒阻抗模型。

bk為區(qū)域zk的邊界母線集合。

為從邊界母線i流入?yún)^(qū)域zk的實(shí)測(cè)正序有功功率，其計(jì)算公式為其中，為母線i的正序電壓，為從母線i流向區(qū)域zk的正序電流，和之間的相角。

基于區(qū)域正序差動(dòng)有功功率的故障區(qū)域搜索判據(jù)為：

式(2)中，為區(qū)域正序差動(dòng)有功功率閾值，取各正常區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率的最大值乘以可靠系數(shù)krel得到。krel建議取1.3～1.5。

當(dāng)某區(qū)域zk的正序差動(dòng)有功功率大于正序差動(dòng)有功功率閾值時(shí)，則判斷zk為故障區(qū)域。

2)對(duì)于無分支結(jié)構(gòu)的故障區(qū)域，利用該區(qū)域布有pmu的邊界母線的電壓電流，求取本區(qū)域中各線路的差動(dòng)有功功率，供后續(xù)的判斷故障線路時(shí)使用。

在無分支結(jié)構(gòu)中，由布有pmu的邊界母線向未布pmu母線推算，得到兩個(gè)正序推算電壓。如果兩個(gè)推算電壓幅值的差值較大時(shí)，將兩個(gè)推算電壓中幅值較小的對(duì)應(yīng)推算路徑所在的線路判別為故障線路。

在發(fā)生高阻接地故障時(shí)，這兩個(gè)推算電壓幅值接近，無法識(shí)別故障線路，此時(shí)需要再計(jì)算兩條線路的差動(dòng)有功功率。

以圖1所示的無分支結(jié)構(gòu)為例，線路ljk的差動(dòng)有功功率pd,k_j為布有pmu母線k流向線路ljk的實(shí)測(cè)有功功率pk_j與未布pmu母線j流向線路ljk的有功功率推算值p'j_k之和：

式(3)中，是由另一個(gè)布有pmu母線i向母線j推算得到的推算正序電壓，θj,i為的相角。bjk為線路ljk的電納。re表示取所得復(fù)數(shù)的實(shí)部的操作符號(hào)。

的計(jì)算公式為其中，γ為線路傳播系數(shù)，zc為波阻抗，xij為線路lij的長(zhǎng)度。

在式(3)中分別代入正序、負(fù)序、零序分量，得到線路ljk的正序、負(fù)序、零序差動(dòng)有功功率

忽略電導(dǎo)，母線j的電壓是由i推算得到則無論lij是否有故障，都有：

在式(3)與(4)中代入正序分量，聯(lián)立求解，得到線路lij的正序差動(dòng)有功功率

圖1無分支結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的正序網(wǎng)絡(luò)的電壓相量圖如圖2所示，線路lij上的f點(diǎn)發(fā)生故障，圖2中為i、f、j點(diǎn)故障前電壓，是故障點(diǎn)的正序電壓。

對(duì)于大多數(shù)故障情景，由故障側(cè)母線i推算的母線j的正序電壓總是滯后于由正常側(cè)母線k推算的母線j的正序電壓可得到

由式(5)，可得故障線路lij的正序差動(dòng)有功功率

對(duì)于正常線路ljk，在式(3)中代入正序電壓電流，則得到線路ljk的差動(dòng)有功功率pd,j_k：

由于bjk<0，由式(6)可知，正常線路ljk的正序差動(dòng)有功功率

因此，故障線路lij的正序差動(dòng)有功功率正常線路ljk的正序差動(dòng)有功功率將此作為故障線路判據(jù)的重要基礎(chǔ)。

3)對(duì)于有分支結(jié)構(gòu)的故障區(qū)域，先構(gòu)造了動(dòng)態(tài)加權(quán)因子，估計(jì)出故障區(qū)域中未布pmu母線的電壓，再求取區(qū)域內(nèi)各線路的差動(dòng)有功功率，供后續(xù)的判斷故障線路時(shí)使用。

在有分支結(jié)構(gòu)中，由布有pmu的邊界母線向未布pmu母線推算得到多個(gè)正序推算電壓。如果兩個(gè)推算電壓幅值的差值較大時(shí)，將各推算電壓中幅值最小的對(duì)應(yīng)的推算路徑所在線路判別為故障線路。

在發(fā)生高阻接地故障時(shí)，各推算電壓幅值較接近，無法辨別故障線路，此時(shí)需要再計(jì)算各線路的差動(dòng)有功功率。

以圖3中故障線路lij為例，線路lij的差動(dòng)有功功率為：

由式(7)其中u'j、θ'j為母線j的估計(jì)電壓的幅值、相角，的計(jì)算公式為：

式(8)中，wi、wk、wh為3個(gè)推算電壓的加權(quán)因子，它們按式(9)計(jì)算：

式(9)中，τ為函數(shù)f(x)＝e^-τx的調(diào)節(jié)系數(shù)。

在式(7)與式(4)中分別代入正序分量，聯(lián)立求解，可得到故障線路lij的正序差動(dòng)有功功率

由圖2可得又bjk<0，由式(10)可得到，故障線路lij的正序差動(dòng)有功功率而其它兩條正常線路ljk、ljh的正序差動(dòng)有功功率均小于零。

4)對(duì)于無分支結(jié)構(gòu)、有分支結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一構(gòu)造了基于差動(dòng)有功功率的3個(gè)判據(jù)，來識(shí)別故障線路：

(1)首先采用廣域后備保護(hù)故障判據(jù)1：

計(jì)算故障區(qū)域內(nèi)中未布pmu母線j的各側(cè)正序推算電壓，當(dāng)由(11)各推算電壓幅值的最大值與最小值之差δu滿足時(shí)(其中，為n個(gè)邊界母線向中間母線j推算得到的n個(gè)推算正序電壓幅值集合，δuset為電壓差值閾值，un為母線的額定相電壓；kset是電壓差值閾值系數(shù))，將該故障區(qū)域中各推算電壓中最小者對(duì)應(yīng)推算路徑所在的線路ljx判斷為故障線路。

(2)在發(fā)生高阻接地故障時(shí)，故障區(qū)域中未布pmu母線j的各推算電壓幅值較接近，即各推算電壓幅值的最大值與最小值之差δu小于電壓差值閾值，此時(shí)構(gòu)造和利用故障判據(jù)2。

針對(duì)無分支結(jié)構(gòu)，根據(jù)式(5)，計(jì)算故障區(qū)域中兩條線路的正序差動(dòng)有功功率。

針對(duì)有分支結(jié)構(gòu)，根據(jù)式(8)、(10)，計(jì)算故障區(qū)域中各線路的正序差動(dòng)有功功率。

設(shè)為線路lxj的正序差動(dòng)有功功率，為線路lxj布有pmu側(cè)母線x流向線路lxj的實(shí)測(cè)正序有功功率。

如果除以的絕對(duì)值的數(shù)值大于比值閾值kp，即滿足：

則判斷線路lxj為故障線路。

式(12)中，kp為大于零的比值閾值。

(3)當(dāng)故障點(diǎn)靠近線路末端、且過渡電阻很大時(shí)，利用判據(jù)2不能準(zhǔn)確判斷出故障線路(這屬于極少數(shù)情況)，此時(shí)構(gòu)造和利用故障判據(jù)3：采用負(fù)序、零序分量，分別計(jì)算各條線路的負(fù)序、零序差動(dòng)有功功率。如果某線路lxj滿足下式：

則判斷線路lxj為故障線路。

式(13)中，kp為大于零的比值閾值。

實(shí)施例

圖5所示為ieee39節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)及其兩個(gè)分區(qū)，加粗母線表示安裝有pmu。系統(tǒng)電壓等級(jí)為345kv，系統(tǒng)頻率60hz，采樣頻率為1khz。電壓電流均取故障發(fā)生后兩個(gè)周波的數(shù)據(jù)。對(duì)表1所示的8個(gè)典型區(qū)域進(jìn)行仿真驗(yàn)證，

設(shè)故障區(qū)域搜索算法的區(qū)域有功功率閾值為30mw，調(diào)節(jié)系數(shù)τ＝3.5。

設(shè)置故障線路識(shí)別算法的參數(shù)kset＝2.5％，un＝200kv，δuset＝5kv，kp＝10％。

表1幾個(gè)典型區(qū)域

實(shí)施算例1無分支結(jié)構(gòu)，故障區(qū)域內(nèi)有2條線路。

在無分支結(jié)構(gòu)區(qū)域z4中，設(shè)置線路l17_18在距離母線18的5％、50％、95％處發(fā)生故障，故障類型有a相接地故障(ag)、ab兩相短路接地故障(abg)、ab兩相間短路故障(ab)、三相短路故障(abc)，對(duì)接地故障設(shè)置不同的過渡電阻rf。

線路l17_18發(fā)生不同類型故障時(shí)不同位置、不同過渡電阻下各區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率見表2、表3、表4，可看到區(qū)域z4的正序差動(dòng)有功功率大于區(qū)域有功功率閾值且其它區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率均小于區(qū)域有功功率閾值，由故障區(qū)域搜索判據(jù)可準(zhǔn)確判斷區(qū)域z4為故障區(qū)域。

故障區(qū)域z4在各種故障情景下故障線路l17_18的識(shí)別算法結(jié)果如表5所示，對(duì)于金屬性接地故障與相間故障，故障區(qū)域z4的δu滿足δu＞δuset，利用故障線路識(shí)別判據(jù)1能夠準(zhǔn)確判斷最小推算電壓對(duì)應(yīng)的線路l17_18為故障線路。

由表5可看到，在高阻接地故障情景下故障區(qū)域z4都有δu＜δuset，需要再計(jì)算各線路的正序差動(dòng)有功功率。對(duì)于線路l17_18，得到均大于kp；對(duì)于線路l3_18。得到均小于kp。根據(jù)故障線路識(shí)別判據(jù)2，能夠準(zhǔn)確判斷故障區(qū)域z4中故障線路為l17_18，正常線路為l3_18。

表2區(qū)域z4中線路l17_18發(fā)生ag故障時(shí)各區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率

表3區(qū)域z4中線路l17_18發(fā)生abg故障時(shí)各區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率

表4區(qū)域z4中線路l17_18發(fā)生ab、abc故障時(shí)各區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率

表5線路l17_18的各種故障情景下的故障線路識(shí)別算法結(jié)果

注：加粗字體表示故障線路的數(shù)據(jù)，當(dāng)δu≥5時(shí)，各線路的差動(dòng)有功功率無需列出，表中以---表示(下同)。

當(dāng)線路l17_18發(fā)生ag接地故障且過渡電阻為300ω、故障位置在靠近線路l17_18末端5％處時(shí)，由表5可得，故障線路l17_18的正序差動(dòng)有功功率的的比值不明顯(為10.66％)，接近于kp，但不會(huì)產(chǎn)生誤判。此時(shí)再計(jì)算各線路的負(fù)序、零序差動(dòng)有功功率進(jìn)行輔助判斷，計(jì)算結(jié)果見表6。對(duì)于故障線路l17_18，有依據(jù)故障線路識(shí)別的判據(jù)3，能夠準(zhǔn)確地判斷故障線路為l17_18。

表6線路l17_18末端(距母線18的5％處)a相高阻接地故障

實(shí)施算例2有分支結(jié)構(gòu)，故障區(qū)域內(nèi)有3條線路。

設(shè)置區(qū)域z2中線路l5_4在距離母線4的5％、50％、95％分別發(fā)生故障，故障類型有ag、abg、ab、abc，對(duì)接地故障設(shè)置不同過渡電阻rf。

對(duì)于有分支結(jié)構(gòu)，在各種故障情景下區(qū)域搜索結(jié)果見表7、表8、表9，本專利的故障區(qū)域搜索算法均能正確搜索出故障區(qū)域?yàn)閦2。

在各種故障情景下區(qū)域z2中故障線路l5_4的識(shí)別結(jié)果如表10所示，可看到對(duì)于金屬性接地故障、相間故障，故障區(qū)域z2的δu滿足δu＞δuset，利用故障線路識(shí)別判據(jù)1能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出故障線路為l5_4。

對(duì)于高阻接地故障情景，故障區(qū)域z2的δu不滿足δu＞δuset，需要再計(jì)算各線路的正序差動(dòng)有功功率。

根據(jù)故障線路識(shí)別判據(jù)2，能夠準(zhǔn)確識(shí)別故障線路為l5_4。

由表10看到，最不利的故障情景是線路l5_4距母線4的5％發(fā)生ag、300ω高阻接地故障，此時(shí)，對(duì)于故障線路l5_4，有滿足判據(jù)2；對(duì)于兩條正常線路l3_4、l14_4，都有不會(huì)誤判，最終正確地識(shí)別故障線路為l5_4。

表7區(qū)域z2中線路l5_4發(fā)生ag故障時(shí)各區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率

表8區(qū)域z2中線路l5_4發(fā)生abg故障時(shí)各區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率

表9區(qū)域z2中線路l5_4發(fā)生ab、abc故障時(shí)各區(qū)域的正序差動(dòng)有功功率

表10線路l5_4的各種故障情景下的故障線路識(shí)別算法結(jié)果

對(duì)于故障線路l5_4，有彼此接近于kp，還可用判據(jù)3檢測(cè)l5_4為故障線路，見表11，對(duì)于線路l5_4，有的可判斷線路l5_4故障)

表11線路l5_4末端(距母線18的5％處)a相高阻接地故障

本發(fā)明考慮了輸電線路高阻接地故障時(shí)故障元件較難識(shí)別的情況，給出多個(gè)故障判據(jù)，使得算法在過渡電阻達(dá)到300ω時(shí)仍能準(zhǔn)確的識(shí)別故障線路。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。