基于正序分量的距离保护算法

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1、基于正序分量的距离保护算法范越　施围摘　要　提出了一种利用线路双端正序量的距离保护算法，该算法由故障后线路两端的电压、电流向量的正序分量，经简单计算即可得出故障点的距离。EMTP仿真表明，该算法有较高的精度。关键词　数字距离保护　正序分量　电磁暂态程序ADigitalDistanceRelayingAlgorithmBasedonPositiveSequenceNetworkAbstract　APositivesequencebasedfaultlocationalgorithmisproposedinthepaper.Theproposedmethod

2、usespositivephasorsofvoltageandcurrentobtainedfrombothendsofatransmissionline,themethodhasconsiderablecomputationaladvantagesoverthepreviouslyproposedmethods,performanceassessmentonthismethodusingEMTParepresented.Itisillustratedthattheporposedmethodcandeterminethefaultlocationver

3、yaccuratelyandislikelytobeusedinthedistanceprotection.Keywords　digitaldistanceprotection　positivesequencephasor　EMTP0　前言　　文［1～3］提出了基于对称分量法的双端测距算法，该方法根据各种短路的边界条件，得到统一的故障测距公式，因需计算两端正序、负序及零序电压、电流值，计算较为复杂。　　本文提出了一种基于故障线路两端正序量的故障测距算法，具有简捷、准确的特点。1　故障测距算法　　系统如图1，S、R为线路两个端点，线路长度为l。设B点发生短

4、路，B点与S点的距离为x，线路采用集中参数模型，线路两端可通讯，采用GPS保持两端数据采集同步。故障后正序网络如图2，其中Z1为线路单位长度阻抗，Rf为短路处接地电阻，由图2可得：图1　系统接线图图2　正序网络U1se＝U1S－xI1SZ1－RfI1f，U1se＝U1R－（l－x）I1RZ1－RfI1f，即　x=U1S－U1R＋lI1RZ1／（I1S＋I1R）Z1。　　因正序参数在任何短路发生时都存在且比较稳定，不象零序参数受大地影响(土壤电阻率的变化与气象条件密切相关)，故上述测距算法计算简单(只需计算正序分量)、精确(消除了零序分量的影响)，可用于任

5、何故障形式。　　另外，可采用文［3］方法化简计算。设上述x式分子和分母相量的实、虚部分别为a1、b1和a2、b2，即a1＋jb1＝U1S－U1R＋lI1RZ1，a2＋jb2＝（I1R＋I1S）Z1因x为一实数，可设x＝a1／a2，则只需计算式分子、分母的实部，将计算量减少了一半。整个测量计算时间在20ms之内。2　测距算法的验证　　为考察该算法的有效性，本文用EMTP进行了仿真验证。通过EMTP得到线路在不同点发生单相短路、两相短路、两相短路接地、三相短路时的电压、电流值，通过专用软件计算得到电压、电流值的正序分量。通过单相短路不同的接地电阻来验证接地电

6、阻对测距算法的影响。2.1　仿真系统模型　　系统模型如图3，线路长度150km，采用集中参数模型，不考虑线路的分布电容。在线路上设置离S点距离(即本文的短路距离)为30、60、75、90、120km的5个短路点，其它参数如下：图3　系统模型图　　首端电源EG＝335∠0°kV；RG1＋jXG1＝6.139+j529.8Ω；jXG0＝130.6Ω　　末端电源EH＝268.5∠-25°kV，RH1＋jXH1＝17.56+j46.11Ω，RH0＋jXH0＝1.6+j65.13Ω　　500kV线路R1＝0.0279Ω／km，R0＝0.253Ω／km，L1＝0.8

7、82mH/km，L0＝2.33mH/km。2.2　EMTP仿真结果　　EMTP仿真结果见表1～4(故障形式涉及接地时，接地电阻均设为30Ω)，表5为不同接地电阻对测距的影响。表1　单相接地仿真结果实际故障距离/km测量距离/km误差/%3030.070.236059.920.137575.130.179090.170.18120120.240.2表2　两相短路接地仿真结果实际故障距离/km测量距离/km误差/%3029.800.676060.430.077574.890.159090.030.03120119.980.02表3　两相短路仿真结果实际故障距

8、离/km测量距离/km误差/%3030.080.276059.620.63757