基于双曲正切函数相位特性的高压长线路故障测距新算法.pdf

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1、第30卷第3期电力自动化设备Vol．30No．32010年3月ElectricPowerAutomationEquipmentMar.2010基于双曲正切函数相位特性的高压长线路故障测距新算法林富洪，王增平（华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，北京102206）摘要：提出一种基于双曲正切函数相位特性高压长线路故障测距新算法，其在将故障位置作为已知条件看待并引入参考点与之匹配的思想基础上，构建了一个和双曲正切函数具有相同相位特性的测距函数。根据所取参考点与故障点相匹配时测距函数相位等于零这一特征进行定位。该方法理论上不存在伪根，所需运算量远小于传统方法的运算量，能有效

2、克服传统方法存在的测距精度和测距速度此消彼长的矛盾。EMTDC仿真结果表明，该方法不受过渡电阻、故障位置和故障发生角等因素的影响，在线路参数严重不均匀情况下依然保持较高的测距精度，具有较好的鲁棒性。关键词：高压长线路；分布参数模型；测距函数；相位特性；双曲正切函数中图分类号：TM711文献标识码：A文章编号：1006－6047（2010）03－0076－05故障测距方法可分为单端测距和双端测距2mIm2Imf2fIfk2Imk′2kInk′2In2n种［1-2］。单端测距从原理上无法消除过渡电阻和对端系统阻抗变化带来的影响，双端测距则可以克服单端Um2Umk′2Unk2Un2If2测距

3、的缺点。近年来，通信技术的发展使两端数据能很方便地取得，为此人们提出许多双端测距算法［3-15］。图1不对称故障时的系统负序等值网在实际输电系统中，高压长线路常会跨越不同地带，Fig.1Negativesequenceequivalentcircuit如平原、高原或山区等，不同地带的环境因素对该部ofsystemwithasymmetricfault分线路分布参数的影响也不同，即在不同地区环境%Ifk2=Imf2-If2（2）因素的影响下高压长线路可能出现间隔区段线路分Umk′2=Unk′2布参数不同的情况，这种变化会对测距精度造成何Umk′2=Uf2coshγ1lfk-Ifk2Zc1

4、sinhγ1lfk（3）种程度影响需进一步研究考虑［3-15］。I′=Icoshγl-Uf2sinhγl（4）mk2fk21fk1fkZc1本文构造了一种新的测距函数，该测距函数相将式（1）（2）代入式（3）得：位特性由双曲正切函数相位特性所决定。基于测距Umk′2=（Um2coshγ1lmf-Im2Zc1sinhγ1lmf）coshγ1lfk-函数相位特性提出了一种高压长线路双端故障测距&Im2coshγ1lmf-Um2sinhγ1lmf-If2’Zc1sinhγ1lfk=新算法。该方法原理上不出现伪根，不受过渡电阻、Zc1故障类型和故障发生角等因素影响，计算量小，能有Um2cosh

5、γ1（lmf+lfk）-Im2Zc1sinhγ1（lmf+lfk）+效解决传统方法存在的测距精度和测距速度之间此If2Zc1sinhγ1lfk=Umk2+If2Zc1sinhγ1lfk（5）消彼长的矛盾。大量仿真表明，当因环境因素影响而于是可得：出现间隔区段线路分布参数相互不同时，本文方法依Umk2-Unk2=Umk′2-If2Zc1sinhγ1lfk-Unk2=If2Zc1sinhγ1（lf-lk）（6）然具有较高的测距精度，因此具有较好的鲁棒性。同理，当故障点位于参考点右侧时也存在如下1故障测距函数关系：Umk2-Unk2=Umk2+If2Zc1sinhγ1lfk-Unk′2=图1

6、为不对称故障时的系统负序等值网。与传If2Zc1sinhγ1（lf-lk）（7）统方法相异，本文将故障点作为已知条件看待，取k点由式（6）（7）得：为参考点［16］。Umk2-Unk2=If2Zc1sinhγ1（lf-lk）（8）由图1所示（故障点位于k点左侧情况），可得：将式（1）（2）代入式（4）得：!U#Uf2=Um2coshγ1lmf-Im2Zc1sinhγ1lmfm2#Imk′2=&Im2coshγ1lmf-sinhγ1lmf-If2(coshγ1lfk-##Z"（1）c1#Um2#Imf2=Im2coshγ1lmf-sinhγ1lmfUcoshγl-IZsinhγl##m2

7、1mfm2c11mf$Zc1sinhγ1lfk=Zc1收稿日期：2009－05－24；修回日期：2009－08－28Imk2-If2coshγ1lfk（9）基金项目：国家自然科学基金重点项目（50837002）于是可得：第3期林富洪，等：基于双曲正切函数相位特性的高压长线路故障测距新算法Imk2+Ink2=I′mk2+If2coshγ1lfk+Ink2=If2coshγ1lfk（10）的相角才等于零，因此，测距函数存在唯一解。同理，当故障点位于