[发明专利]一种双回线路非同名相跨线接地故障快速定位方法

摘要

本发明的一种双回线路非同名相跨线接地故障快速定位方法。测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压、故障相电流和零序电流，采用二分搜索法并综合利用非同名相跨线接地故障点前后的相对系数相位由大于零突变为小于零这一相位特性和非同名相跨线接地故障点处的相对系数幅值达到最小这一幅值特性，实现双回线路非同名相跨线接地故障的精确测距，具有很强的抗过渡电阻和负荷电流影响的能力，保护正方向出口发生双回线路非同名相跨线接地故障时无故障测距死区。本发明方法采用二分搜索法搜索非同名相跨线接地故障点，运算量为常规一维搜索方法运算量的二分之一，实现双回线路非同名相跨线接地故障单端快速测距。

主权项

一种双回线路非同名相跨线接地故障快速定位方法，其特征在于，包括如下依序步骤：(1)保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压故障相电流和零序电流其中，φ＝I回线路A相或I回线路B相或I回线路C相；(2)保护装置计算同杆并架双回线路I回线路的零序补偿电流$\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}={\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{I\&phi;}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{3Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}(-\cos (r_1+r_2-\mathrm{\&beta;})-j\sin (r_1+r_2-\mathrm{\&beta;}))$其中，$r_1={\sin }^{-1}\left(\frac{a_3{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);r_2={\sin }^{-1}\left(\frac{a_1{b}_2-a_2{b}_1}{\sqrt{{\left(a_3{b}_1\right)}^2+{\left(a_1{b}_3\right)}^2}}\right);a_1=\mathrm{Be}\left(\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}}{Z_{I1}}\right);b_1=\mathrm{Im}\left(\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}}{Z_{I1}}\right);$$a_2=\mathrm{Be}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{I\&phi;}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0});b_2=\mathrm{Im}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{I\&phi;}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0});a_3=b_3=\left|\frac{Z_m}{3Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}\right|;\mathrm{\&beta;}=\mathrm{Arg}\left(\frac{Z_m}{3Z_{I1}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}\right);$Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；φ＝I回线路A相或I回线路B相或I回线路C相；为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；j为复数算子；(3)保护装置令l_x＝0，l_y＝l，其中，l_x、l_z、l_y分别为搜索变量；l为同杆并架双回线路I回线路长度；(4)保护装置计算距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_x点的故障相电压$\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_x\right)={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}-\frac{l_x}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I};$(5)保护装置计算非同名相跨线接地故障点与距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_x点的相对系数$p\left(l_x\right)=\frac{\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)}{\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Re}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Im}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_x\right)}{\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}};$其中，l为同杆并架双回线路I回线路长度；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；φ＝I回线路A相或I回线路B相或I回线路C相；为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；为的实部；为的虚部；为同杆并架双回线路II回线路的零序电流，且(6)保护装置计算距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_y点的故障相电压$\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_y\right)={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}-\frac{l_y}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I};$(7)保护装置计算非同名相跨线接地故障点与距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_y点的相对系数$p\left(l_y\right)=\frac{\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)}{\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Re}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Im}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_y\right)}{\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}};$(8)保护装置计算距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_z点的故障相电压$\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_z\right)={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}-\frac{l_z}{l}{Z}_{I1}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I};$(9)保护装置计算非同名相跨线接地故障点与距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处l_z点的相对系数$p\left(l_z\right)=\frac{\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{I\&phi;}}\right)\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)}{\mathrm{Im}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Re}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\mathrm{Re}\left(\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}\right)\mathrm{Im}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})}({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{I0}+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{II}0})-\stackrel{\&CenterDot;}{U}\left(l_z\right)}{\frac{Z_{I1}}{l}\mathrm{\&Delta;}\stackrel{\&CenterDot;}{I}};$(10)保护装置判断Arg(p(l_z))>0且Arg(p(l_y))<0且l_y‑l_x>ξ是否同时成立，若同时成立，则先令l_x＝l_z，l_y＝l_y，再令返回步骤(4)；其中，ξ为整定门槛值，可取ξ＝0.1l；(11)保护装置判断Arg(p(l_z))<0且Arg(p(l_y))<0且l_y‑l_x>ξ是否同时成立，若同时成立，则先令l_x＝l_x，l_y＝l_z，再令返回步骤(4)；其中，ξ为整定门槛值，可取ξ＝0.1l；(12)保护装置从距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处的l_x点开始，以固定步长Δl递增，依次计算同杆并架双回线路I回线路上每一点l_x处的相对系数幅值|p(l_x)|，直至距离同杆并架双回线路I回线路保护安装处的l_y点结束，然后选取同杆并架双回线路I回线路上相对系数幅值|p(l_x)|最小的点为同杆并架双回线路I回线路和II回线路的非同名相跨线接地故障点。