[发明专利]基于多元模型融合分析的输电线路单端故障测距方法

说明书

本发明公开了一种基于多元模型融合分析的输电线路单端故障测距方法，根据集中参数线路模型构建时域方程组初步拟合计算故障距离，在判定计算结果达到稳态后，根据理论误差分析并考虑一定裕度，确定新的计算起始点x_q(1)，利用贝瑞隆模型将电压电流计算至新的起始点x_q(1)处，基于新的计算起始点处的电压电流，再次利用集中参数模型拟合计算得到故障距离x_q(2)，得到最终的故障距离为x_q＝x_q(1)+x_q(2)。与现有技术相比，本发明能够减小集中参数线路模型由于忽略线路分布电容而产生的测距误差。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别是涉及一种基于多元模型融合及最大误差估计的输电线路单端故障测距算法

背景技术

随着国民经济的发展，远距离、大范围输电的需求增加，同时高压输电线路分布广泛，穿越地区的地形复杂多变。在输电线路发生故障后迅速准确进行故障定位，不仅有利于故障的快速修复，提高电力系统稳定性，对国民经济的正常运行也至关重要。

单端阻抗法故障测距只需测量输电线路一端的信息，具有对硬件要求低、易于实现和算法稳定等优点，因此获得了广泛的应用。传统的故障测距使用的是基于集中参数的线路模型，在应用于较长输电线路时，受线路分布电容的影响将变得不可忽略，对其远端故障测距精度造成较大误差。因此，研究一种适用于长线路的故障测距模型及算法，提高故障测距的精度显得尤为重要。

发明内容

基于上述现有技术，本发明提出了一种基于多元模型融合分析的输电线路单端故障测距方法，基于此集中参数线路模型构建时域方程组拟合计算故障距离并得到最终的故障距离。

本发明通过以下技术实现：

一种基于多元模型融合分析的输电线路单端故障测距方法，具体包括以下步骤：

步骤1：通过集中参数线路模型估算故障距离，其中：

基于集中参数线路模型，将保护装置不断采集得到的故障相电压、故障相电流在单位数据窗长内的差分方程式整理为矩阵形式：

U＝Iβ

求解计算即得到单位数据窗拟合计算的故障距离x，故障距离求解表达式如下：

β＝(I^TI)^-1I^TU，β＝[x R'_F]^T

其中，x为故障距离，U为故障相电压矩阵、I为故障相电流矩阵，β为待求系数矩阵，R′_F为等效过渡电阻；

步骤2：判定拟合计算是否达到稳态；

步骤3：达到稳态之后，计算得到当前故障距离计算值x_n所对应的的最大模型误差，考虑裕度确定新的计算起始点x_q(1)，表达式如下：

其中，k_x为裕度系数，x_n为基于集中参数线路模型进行故障测距的稳态计算结果，E_cmax(ω,x,R_F)为由于忽略分布电容而产生的误差计算式，其中Y＝r₁+jωl₁，W＝jωc₁，R_F表示过渡电阻值且根据实际系统情况取最大值，ω为频率；

步骤4：利用贝瑞隆模型将电压、电流由保护安装处计算至上述起始点x_q(1)；

步骤5：基于新的计算起始点x_q(1)，利用集中参数线路模型进行故障距离计算；