高阻接地故障距离保护的一种精确算法

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1、高阻接地故障距离保护的一种精确算法M.AoH.EL-Sayed和M.Fikri摘要因为反馈回路的距离效应和忽略了远距离线路上的较小的电容电流导致错误的定位高阻接地的故障距离。这里提出了一种通过线路中电容以及跳闸逻辑线路电抗的电路模型精确的计算出故障位置的算法。运用精确模拟后，验证了这种测量算法的精确度，结果表明了在改进模型后线路计算精确度相当高。1简介1960年以来随着计算机硬件技术的发展，新一代的微机已经在电力许多行业实现了应用。近日，在这个领域许多学者申请的数字保护出版物己经出版。大多数的文献集中指岀该算法在一般的超高压

2、输电线路和距离保护线路中实用。在一般情况下微机继电保护测量的传输线路的阻抗等效他们末端安装的保护测量的结果。但是后者更适用在微机保护中结合频率和时间的分析实现。而且大多微机保护算法只考虑该短行模型系列电阻和电抗却忽略了传输线中的容性电流。当认为故障电阻为零的吋候，通过测量电抗可以精确的算岀故障点的距离。然而在实际的情况下故障线路电阻不为零，甚至可能是大的接地故障和高电阻接地的情况。高电阻导致远处所测量的反馈电路所反馈的阻抗背离真实值。为此史列夫斯基仔细的分析了该反馈回路中的问题，并且纠正了这种错误。但是这种方法是基于正弦波的

3、稳态信息，难以在实时数字保护中实现。杨和莫里森利用微处理器采用吋域分析的方法，并口通过测定在接近过零点故障电流时的电抗说明其准确性，故障是在在额外的半周期的延迟后被检测到。在长超高压线路中，在故障电阻高的时候忽略了电容电流会导致错误估计故障点的位置。本文提出运用在在高阻接地故障距离保护的超高压线路中的考虑了电容电流在传输线路中的影响的一种新算法。另外，为了避免暂态对跳闸判定的影响，要通过一个滤波检验的流程来估计故障点的位置。该算法是非线性的，并且在高频微机的出现后，微机能够在大于半个周期的时候检测出故障。我们把不同类型的故障

4、测量计算结果列成表格。2用于距离保护的数学模型在已经公布的大多数算法屮，使用最多的是滤波后的电压电流作为输入量來计算线路阻抗来分析故障。避免因为高频分量导致在线路模型中产生的错误是很有必要的。我们将遵循同样的方法，假设继电器输入电压电流信号进行低通滤波,线路是由一个用发送和接收端降低阻抗表示等效电路模型网络。如图所示，图（a）中，表示参数的是单相的参数，其可以容易的从正序中推断出，负序和零序的序列参数。通过叠加定理，该故障线路可以被分成故障前和故障后电路。1(b)图Srxr(L-I)f

5、型(a)故障系统，(b)故障前系统和(C)系统故障。因为故障前电流为零，我们写Uf=Rfif=-Rf(ifp$+ifpJ(1)设电流分布系数itps/ifpr,通过K(X)来表示，这是一个到故障距离的函数，X为系数K(x)的等式。(1)和下面的公式可以写成(3)(4)(5)Uf(t)三4(。—isRx—1“d®(t)/dt"ps⑴=—ips⑴+Cxdvsf(t)/d

6、t"⑴/ifps(t)=—[l+K(X)]kf因为在高电阻故障中Vf相对较大而itps相对较小，所以根据需要简化计算结果我们在(3)并且包括等式(4)等式中忽略

7、了电容电流。在低损耗线路的发送端和接收端接高电感的阻抗的吋候，对于双方具有相同的相位角的阻抗故障，所述系数K(X)是不随着时间变化和一个真正的函数X。3.算法的推导导线的方程(3)-(5)%(£)—igRxdZs(t)/dt—ips⑴+Cxdusf(f)/di=一门+K(X)]Kf(6)设r,L和C分别是电阻，电感和单位长度线路的电容，那么等式(6)的形式被重写为Us(t)-X[%(r)+/dj(t)/ck]—ip』t)+Xcdusf(t)/dt11+K(X)]Rf⑺由此可以得到非时变比值的方程-[1+K(x)]R成为在连续

8、时间上的二阶方程。线路电压电流取样以均匀的时间增量H二t替换微分的等式(7)。等式(8)是作为以其中心为两个相邻的差值来采样的，+1一XQJm+2—匚・^)/2力｝Xcg、狂♦2——ips,*+1=—丄一+Z(：k+1—Xc(—f,m*i—冬囂k一])/2乃—ips,k公式中各个量^vdl=/[乂「h+(・.k♦Ik-i)/2h](9)d2=/h+l+J、J/2h](10)(IDd“2=eg斤+2—(12)X的值可以从公式8里面得到X=(一a】+x/a^)/2a3(13)当al=all—。12(14)同时all=帀+1+内丄

9、d^2(16)a12=-Dpd24>s,"+D.,m+[du】(17)a3=2d2dy—Qgid”2(18)°4=U&kip头Ar+1—氐*i张轧k(19)通过电流互感器和相应的数字化硬件采样得到％⑴和为了确定纯故障信号中的坷⑴和厲⑴、取值吋故障前的一个周期4佢）和S"）,从中减去%⑴和W