判据式是相同的，两种变换可以相互验证。
[0050] 对故障测距结果进行误差分析时，令故障测距绝对误差为：ε =测量距离-实际距 离。输电线路上ε呈线性分布，在线路中点过零值。用最小二乘拟合法得ε的分布函数，根据 需要对近母线端故障测距进行修正，可进一步提高全线故障测距精度。
[0051] 实施例：
[0052]本发明通过列写故障线路等值网络下的两端计算电压幅值比，推导出故障点距离 端点长度所占线路总长的比例函数，从而实现对全线故障精确测距。此外，为了拓宽本发明 的应用范围，还对双回输电线路的等值网络进行等效变换，使端电压幅值比较测距方案同 样能应用到双回输电线路中。最后对测距结果进行误差分析，利用最小二乘法拟合得到测 距误差分布函数，根据需要对测距结果进行修正，进一步提高近母线端的测距精度。具体包 括以下三部分：
[0053] 一）、单回线的故障测距判据式推导：
[0054] 图1为单回输电线上f点发生故障时的负序网路图。Z2m与Ζ2η分别为输电线路两侧 系统阻抗。Z 2L为输电线路上的负序阻抗，k为Μ母线端到故障点f距离占线路全长的百分比， U2m、U2n为输电线路两母线端负序电压值，U2f为故障点f处的负序电压，1 2?、12"分别为两母线 端测得电流值。
[0055] ①列写两端电压方程：
[0056] ②列写两端电压比较〕
[0057] ③利用两端测量值计算端系统阻抗。根据欧姆定律得
[0058]④测距判据式。在线计算的端系统阻抗代入电压比较方程，整理得：
[0059] 二）、双回线电网络结构的等效变换。
[0060] 在图2双回线负序网络图中不难看出，故障时双回线两母线之间的线路部分（即I 回路所示)可以视为A型联接，M、N、F即为△型三个角。根据电路等效变换原理，可以将I所 示的A型联接等效变换为Y型联接，变换后的联接图如图3所示;非故障线跟两端系统也可 以构成一个A型联接（即II回路所示），M、N、G即为Δ型三个角，同理，也可以将回路II所示 的A型联接等效变换为Y型联接，变换后的负序等效图如图
[0061] ①故障支路参与变换。变换后的线路参数：
；
[0062] ②故障支路不参与变换。线路变换后的Υ型联接参数：
；
[0063]三）、等效变换后的双回线测距判据式推导：
[0064]①、故障支路参与变换的测距：
[0065] 从图3可看出等效变换后的结构图与单回线的负序网络结构图相同。分析Z2mY与 Z2nY的比例关系时发现，变换前后故障点到两端母线的距离关系比例不变，即
如此便有
注：式 子中的12"、12"分别为流过两端系统阻抗的电流。设I2mI、I 2mII为两回线Μ端的测量电流;Ι2ηΙ、 Ι2ηΙΙ为两回线Ν端的测量电流。将母线视为节点，流入母线的电流等于流出母线的电流。即 : I2n+l2nl+l2nll - 0 ; I2m+l2ml+l2mll - 0 〇
[0066] ②、故障支路不参与变换的测距：
[0067]与单回线故障测距同理，根据图4,列写两端负序电压幅值比U2m/U2n，消除故障点 电压U2f，整理可得
·代入在线计算的两端系统阻抗。最终整 理可得
.。
[0068]比较发现无论故障支路是否参与等效变换，两种最终测距判据式是相同的。不同 之处在于:第一种变换完好的保存了线路两端系统部分，第二种变换却保证了故障支路结 构不发生变化。
[0069] 实施步骤：
[0070] 步骤1.根据故障线路的结构做出输电系统等值网络图为负序网络等效图，如图1， 2所示;标注输电系统负序参数。其中，两端系统参数根据欧姆定律在线计算得 Z2n=￥。对双回线两端系统参数计算时，利用两回线的合电流。即Im+IIm+I IIm=0;In+IIn+ -:hn Iiin = 0。其中Iim、Inm分别为Μ端的一、二回线测量电流.，Im为流过Μ端系统的电流。N端同理。
[0071] 步骤2.实时读取线路两端母线的电流、电压测量值值，其中Um、Im表示Μ端的测量电 流电压值，Un、In表示Ν端母线上的测量电流、电压值。其他节点定义方式类同；
[0072]步骤3.将测量结果转换为数字量并进行FFT计算，选取其工频分量，得三相电流、 电压的幅值和相位。此处用实部和虚部表示其测量值，如：lm=a+0j。
[0073]步骤4.对A、B、C三相电流、电压测量值进行对称变换，获得正、负、零三种序分量， 取其中的负序电流、电压分量进行故障测距。以三相电压为例，对称变换式为
，其中nuo分别为正、负、零序电压；i+j# ?电流同理。
[0074]步骤5 .将线路参数和两端的电流电压测量值代入故障测距判据式
行故障测距计算得到k，其中k为故障点距离端点长度所占线路总长 的比例。通过Xi = kXL得线路故障位置。其中L为线路全长，心为故障点距Μ端的初次测算距 离。
[0075]步骤6.对双回线进行测距时，代入线路参数和两端的电流、电压测量值的故障测 距判据式为
=其余的步骤与单回线测距步骤类似。
[0076] 步骤7 .对初次测距结果进行修正，令故障测距绝对误差为：ε =测量距离-实际距 离。Λχ为用最小二乘拟合法得到的分布函数，在本故障测距算法投入使用初期调试时所 得。根据需要对近母线端故障测距进行修正，进一步提高全线故障测距精度。此处选取一组 典型的测距误差修正实例进行说明，修正前后的误差曲线如图5,图6所示。修正前的故障测 距误差曲线图5很好的展现了测距误差的沿线分布趋势，其中，线路中点故障的测距误差最 小(近乎为零），线路两端的误差最高（高达4.7km)。从修正后的测距误差曲线图6可看出修 正对提高故障测距精度效果明显，无论是在线路中点还是线路两端都有很高的测距精度， 其中全线的最高测距误差不超过0.4km，能实现全线的高精度测距。
【主权项】
1. 一种单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一:根据故障线路的电网络结构，做出输电系统等值网络图，标注输电系统参数； 步骤二：对输电线路两端的测量数据进行FFT计算，根据需要选取工频量进行故障测 距； 步骤三:对输电线路两端的三相电流、电压测量值进行对称变换； 步骤四：按照新的端电压幅值比较测距原理，推导故障测距判据式，代入两端电流、电 压测量值和输电线路参数进行故障测距； 步骤五:在双回线故障测距过程中，根据双回线的等值网络结构特征进行等效变换。 步骤六:对等效变换后的双回线等值网络结构，采用线路两端电压幅值比较故障测距 原理进行故障测距； 步骤七:对故障测距结果进行误差分析，根据需要对测距结果进行适当的修正。2. 根据权利要求1所述的一种单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，其特征在 于:根据故障线路的结构做出输电系统等值网络图为负序网络等效图；获取的输电系统参 数为负序参数。3. 根据权利要求1所述的一种单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，其特征在 于:选取FFT变换后的工频量进行故障测距，其中，线路两端测量数据包括三相电流、电压的 幅值和相位，或者是测量值的实部和虚部。4. 根据权利要求1所述的一种单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，其特征在 于:获取输电线路两端系统参数的方法为在线计算法。5. 根据权利要求1所述的一种单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，其特征在 于:对测量数据变换是一种将A、B、C三相分量变为正，负，零序的对称变换法，取其负序分量 用于故障测距。6. 根据权利要求1所述的一种单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，其特征在 于:本发明的故障测距判据式是基于线路两端电压幅值比较原理，通过列写故障线路等值 网络下的两端计算电压幅值比，推导出的故障点距离端点长度所占线路总长的比例函数。7. 根据权利要求1所述的一种单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，其特征在 于:对双回线的输电线路的等值网络图进行A-Y变换，变换包括故障线路参与变换和故障 线路不参与变换两种方式，故障线路参与变换完好的保存了线路两端系统部分;故障线路 不参与变换保证了故障支路结构不发生变化。8. 根据权利要求1所述的一种单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，其特征在 于:对两种等效变换后的双回线等效网络图进行分析，推导出的端电压幅值比较故障测距 判据式是相同的，如此便可以根据测距需要随机选取等效变换方式，且两种等效变换方式 还可以相互比较验证。9. 根据权利要求1所述的一种可应用单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，其特 征在于：对故障测距结果进行误差分析时，令故障测距绝对误差为：ε =测量距离-实际距 离，输电线路上ε呈线性分布，在线路中点过零值，用最小二乘拟合法得ε的分布函数，根据 需要对近母线端故障测距进行修正。
【专利摘要】一种单/双回输电线路全线高精度故障测距方法，一般远距离输电线路中间段故障常因离测量装置远、测距影响因素多而导致现有许多测距方案的测距精度不易控制，对此本发明通过列写故障线路等值网络下的两端计算电压幅值比，推导出故障点到线路端距离所占线路全长的比例函数，从而实现对输电线路故障的精确测距。此外，为了拓宽本故障测距方法的应用范围，考虑了双回线与单回线电气特点差异，根据双回输电线的网络结构特点从等效变换着手，提出了适应于双回输电线路的端电压幅值比较测距方法。本发明具有测距运算简单，测距结果不受过渡阻抗影响，能实现全线测距精度高，适用范围广，能很好的解决输电线路中间段测距精度不足的问题。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN105652147
【申请号】
【发明人】李振兴, 田斌, 吴李群, 王欣, 谭洪
【申请人】三峡大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年9月9日