农业电气化与自动化毕业设计之文献翻译.doc

农业电气化与自动化毕业设计之文献翻译

华 北 电 力 大 学
毕 业 设 计（论 文）附 件
外 文 文 献 翻 译

学 号： 01090116 姓 名： 王雯婷
所在院系： 电力工程系 专业班级： 农电0901
指导教师： 王宁
原文标题： DEVELOPMENT OF A NEW FAULT LOCATION ALGORITHM FOR MULTI-TERMINAL TWO PARALLEL TRANSMISSION LINES

年 6 月 15 日
一种针对多终端平行输电线路新型故障定位算法的发展1

T.Nagasawa M.Abe N.0tsuzuki
The Kansai Electric Power Co., Inc. Osaka, Japan
T. Emura Y. Jikihara M. Takeuchi
Nissin Electric Co., Ltd. Kyoto, Japan

摘要

传统的故障定位方法使用一个终端交流电压和电流不适用多端系统，于是本文介绍了一种新的多终端的两个平行输电线路的故障定位算法。这种方法使用的幅度差电流在每个终端还使用了一种基于3终端的故障定位算法和一种从一个n端到3终端的等效转换系统。对于故障多发生在同一地点和同一时间上线以及单一故障，这种新的算法是相当准确，EMTP仿真结果能够显示。

关键词
多终端，两个平行的输电线路，故障位置，PT，CT，等效转换,3-终端算法。

T.Nagasawa M.Abe N.0tsuzuki and T. Emura Y. Jikihara M. Takeuchi
IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 7. No. 3, July 1992

1 简介

当发生故障时的电力系统的传输线时，故障测距就显得非常重要了，特别是在重合闸不成功的情况下，找到故障位置并及时进行必要的修理，才能防止故障扩散影响供电。如果没有检测到故障位置的设施，就必须要经过搜索、巡逻的所有传输线的故障定位，这将涉及大量的人工和费用。特别是在如此长距离线路上，而且地形还很崎岖。
故障定位仪，测量传输线故障点的距离，常规使用激增法或脉冲法。在第一个方法中，在传输线的两个端子处检测到故障引起的激增电压，故障点是经过检测到的在每个终端激增量的时间差来确定的。在后一种方法中，脉冲信号被发送到传输线路，在故障发生时，经过测量脉冲从故障点的返回时间确定故障点。在这些方法中，如果反射的激增电压或脉冲可精确地检测到，那么故障定位会非常准确。这些故障定位在直接接地系统中的投入了实际运用。然而，在电阻接地系统，当出现故障时，特别是一种常见的单相接地故障。然而，在电阻接地系统中，当一个故障，特别是发生一种常见的单相接地故障时，一个大的位置误差一般是由于分支线的影响使得激增电压基本上很低，甚至会更低。因此，上述方法具有有限的实际应用。
与此同时,距离继电器对输电线路保护由一个函数来衡量一个阻抗故障点。注意这个函数,研究了使用了继电器的方法来确定故障点。研究工作是扩大和强调基于微处理器的故障定位器的发展。这些定位实际用在电阻接地系统以及直接接地系统中。这些定位器大多使用一个终端交流电压和电流的PT和CT。这种方法的一个缺点是，在应用程序与分支点的多终端的传输线，不可能经过分支点以外的点来确定故障点了。
本文提出了一种新的多终端的两个平行输电线路的故障定位算法。这些输电线路预计将在二次输电系统增加。该方法使用相同的交流输入作为保护继电器,并只在电流幅值不同的终端使用。这种方法是基于三端子的两个平行输电线的故障定位算法，和一个从n端两个平行输电线路到3终端两个平行输电线路的等价转换。

2 三终端系统的原理
本节中涉及的故障定位算法的原理3端子两个平行的的传输线。首先，我们将解释差动电流的基本方程。
2.1基本方程组差动电流
图1显示了一般的3端子的两个平行的传输线。终端T1、T2和T3是不限制反向功率源或限制接地系统(直接接地、电阻接地,无根据的)。考虑故障发生在距离x公里远离终端T1。故障类型不需要被限制在一个单一的输电线路故障发生点，甚至一个多故障同时发生在同一地点在两条输电线路上是被允许的，同时也不限制故障点电阻。
图2显示了每个终端和故障点的流动电流。如图2所示，上标i的电流变为0，1或2，分别对应于零序，正序或负序对称分量。如图示，故障电流来自两条输电线路，但如果我们设置 (i = 0,1,2)，这就能够被视为单一故障在线路1L上。我们也能够考虑和作为相间故障或三相故障(带或不带接地)。因此，图2代表所有本文中讨论的故障。

假设所有部分传输线阻抗都相等（稍后我们将介绍的阻抗变化问题），并定义两条线的差动电流

(i= 0,1,2)以下三个基本方程为微分电流得到(参见附录1)。

公式（5）是一个基尔霍夫电流定律表示式。方程（6）和（7）对应的基尔霍夫电压定律。
图3示出了图2的差动电流的电路图，图4所示为终端T2和分支点之间发生故障时的电路图。

在这种情况下，差动电流的基本方程为式（8），（9）和（10）中所给出。

2.2新故障定位算法
我们会发现在每个终端的差动电流分布，以此来解决先前获得的差动电流的基本方程。这就将带来新的故障定位算法——3终端系统故障定位算法。该算法将被用作多端系统的基础的第三节。经过求解方程（5）、（6）和（7），以找到差异。电流Δ，Δ和Δ在每个终端，我们得到方程（11）（12）和（13）

在上述方程中的下标i为0，1或2分别对应零序，正序或负序。下标i可能是星型电流的组件（a，b，或c）或角型电流（AB，BC，或ca）在三相系统中的电流分量。
表1显示了么一个故障点发生变化时，每个端子的电流分布。从表中能够看出，每个终端的差动电流具有相同的角度。利用这一点，我们得到下面的等式。

进一步的,例如在例1中,我们获得下一个方程。

然后从方程(14)和(15),我们得到以下方程。

经过进一步证明可知，经过计算方程（16）的左侧所示，能够发现到故障点的距离。在式（16）等式左边的计算公式被视为仅使用每个终端的差动电流的幅值的故障位置计算公式。表2显示了从三种计算式I，I1和111的计算结果相对于1，2和3的情况下的故障点。从表2中能够推导出以下内容：
应用式（Ⅰ）为端子T1和分支点之间​​的故障的计算公式，公式I1和I11是终端T2和T3所对应的计算公式。在以下情况：
如果有一个目标终端和分支点之间​​的故障点，其结果是来自于该终端的计算公式是小于的分支点的距离，或
如果没有故障点和终端之间的分支点，结果是来自于该终端的计算公式是大于的分支点的距离。
由此，我们在图五中得到了3终端系统的故障定位算法。

2.3线路阻抗补偿
在上述的讨论中的线路阻抗被假定为处处相等的。然而，在实际情况下，由于电力电缆类型不同的干线与支线，线路的阻抗也将有所不同。即使电源电缆类型不同，线路阻的抗角也将不会改变本身的功能。以下涉及如何处理不同的线路阻抗。附录1中考虑了3终端系统的故障定位方法。下述平均线的阻抗由方程（17）定义，（18）和（19）主要用于线路阻抗不同部分之间的线路阻抗的统一。

用附录1提到的规范方程(Al，ll)和(A1，l2)得到平均阻抗。

也同样适用于正、负序电路，正序线路阻抗（=负序线路阻抗）时，归一化方程（19）中的平均阻抗ZK1，由下面的公式得到。

其中，i= 1为正序列电路，i=2时为负序电路。然后，我们得出下面的公式，发现线路阻抗的变化部分之间没有很大的角度差。

其中，k= 1，2，和3。上述方程中的PKI是一个实数，在1附近。经过使用这些PKI，下面的公式（25），（26）和（27）代替方程（5），（6）及（7）中使用。

方程（2 5），（26）和（27）在阻抗平均时可获得的所有部分原来的3端系统被替换为3的线的长度的终端系统的近似值。被认为是线路长度的补偿系数。
可是应该注意的是，在近似的零序，正序或负序电路，补偿的线的长度的不同于的。 （事实上和有几乎相同的值，在第4节，线路阻抗将会显示一个数值例子）。方程（16）只可能用于正序电流的故障位置的计算。在单相故障中，计算可能只有零序电流。前者具有的的线路长度，后者具有在计算的线路长度。ab，bc或ca相的增置电流能够用于计算2相或3相故障的故障距离。在这种情况下，由于不存在零序电流分量的增量电流，能够执行计算的线的长度为。
有关以上叙述，即使所有的部分的阻抗都不同而且都有变化，经过使用补偿线的长度归一化求出平均阻抗与，2.2的故障定位算法便能够直接应用。在这种情况下，不用说，有必要经过从计算的结果找到的最终值乘以1/ 。

3.多终端系统中的应用
在这一节中,我们将涉在第二节前面所解释的应用方法对于一般n端系统取其中的3终端系统故障定位算法。首先，我们将解释在两个平行的传输线的等效转换定理。接着，经过使用这个定理，一个n-终端系统的等效转换为一个3终端系统。最后我们将联系n端系统故障定位算法作为等效变换法来得出3终端系统故障定位算法。
3.1两条并行传输线等效转换定理
图6示出了一般n端（2个4）的两个平行传输线。2.1并没有特别的限制接地系统、电源或故障点电阻。分支点 位于T1端与T2端之间，并分别连接到端的支线。从T1端到b1分支点的距离是km，从T2端到b2分支点的距离是km，从分支点b2到分支点b3的距离是km……从端到分支点的距离是km，而且从分支点到分支点的距离为km。表六中的箭头表示端子电流的流向。读取线路1L端的电流作为，线路2L端的电流作为。这两条线的差动电流的定义如下：

i的后缀0、1或2分别对应零序、正（相）序或负序。而i的后缀被在下面的讨论中中被删去是因为它不会导致的任何混淆。图7我显示了差动电流的电路图。
在这里，在相同的条件适用于上述2.1中所描述的故障类型，而这两种故障点，如图8（a）及（b）所示。一种类型的故障是指分支点，端子和其它的分支点之间的故障。在前者情况下从到故障点的距离是x公里，在后一种情况下距离分支点的距离是y公里。可是在图7中故障点距离没有被指出，是因为在下面的讨论中它是没有具体要求的。在图8中，故障点的的差分电流如前面式（4）所示的被定义为。
假设在所有路段的线路阻抗是相等的，只有在在线路阻抗不同时，才使用在上述2.3所述的平均阻抗补偿线路长度。

附录