基于正序分量的距离保护算法

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A Digital Distance Relaying Algorithm Based on Positive Sequence NetworkAbstractA Positive sequence based fault location algorithm is proposed in the paper. The proposed method use

2、s positive phasors of voltage and current obtained from both ends of a transmission line, the method has considerable computational advantages over the previously proposed methods, performance assessment on this method using EMTP are presented. It is illustrated that the porposed method can determin

3、e the fault location very accurately and is likely to be used in the distance protection.Key wordsdigital distance protectionpositive sequence phasorEMTP0前言文13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。

4、设B点发生短路，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U1seU1SxI1SZ1RfI1f，U1seU1R（lx）I1RZ1RfI1f，即x=U1SU1RlI1RZ1（I1SI1R）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

5、母相量的实、虚部分别为a1、b1和a2、b2，即a1jb1U1SU1RlI1RZ1，a2jb2（I1RI1S）Z1因x为一实数，可设xa1a2，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150 km，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

6、点距离(即本文的短路距离)为30、60、75、90、120 km的5个短路点，其它参数如下：图3系统模型图首端电源EG3350 kV；RG1jXG16.139+j529.8 ；jXG0130.6 末端电源EH268.5-25 kV，RH1jXH117.56+j46.11 ，RH0jXH01.6+j65.13 500 kV线路R10.0279 km，R00.253 km，L10.882 mH/km，L02.33 mH/km。2.2EMTP仿真结果EMTP仿真结果见表14(故障形式涉及接地时，接地电阻均设为30 )，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/k

7、m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离/km测量距离/km误差/%3030.080.276059.620.637575.030.049090.070.07120120.030.02表4三相短路仿真结果实际故障距离/km测量距离/km误差/%3029.990.036060.030.057575.010.01

8、9090.030.03120120.010.00表5故障距离75km，单相接地，接地电阻不同时仿真结果接地电阻/测量距离/km误差/%接地电阻/测量距离/km误差/%3075.130.1730075.450.65075.080.1135074.430.7610075.210.2840075.190.2515075.130.1745075.290.3820075.420.5850074.500.6725075.020.033结语 该测距算法不受过渡电阻的影响，准确度较高，适用于任何故障类型。由于只用正序参数，消除了零序参数的影响，使该算法可适用于双回线路，且计算简单。作者简介：范越1970年生，

9、博士生，从事电力系统过电压研究，电话：(029)2668626。作者单位：西安交通大学电气工程学院(西安710049)参考文献1Waikar D L et al. Further enhancements in the symmetrical components based improved fault impedance estimation method, Part . Mathematical Modelling. Electr Power Syst Res. 1997, 40:1892Waikar D L et al. Further enhancements in the symmetrical components based improved fault impedance estimation method, Part . Performance Evaluation. Electr Power Syst Res. 1997, 40:1953Liao Y et al. Improved