一種適應于輸電線路行波測距的單端波形自動識別方法，屬于電力自動化領域。

背景技術：

輸電線路故障后，目前主要的測距方式有阻抗測距和行波測距兩種，在電力系統(tǒng)的保護和故障錄波裝置中，都集成了基于阻抗法的行波測距功能。但受線路走廊、線路結構及故障點電阻等影響，阻抗測距方法可靠性低，測距誤差大，相對誤差要求在3%以內，但實際運行中，絕對測距誤差住住大于要求，達到幾公里、十幾公里甚至更多，不能指導實際的線路故障快速查找要求。

輸電線路故障行波測距作為近二十多年來發(fā)展起來的技術，經歷過十幾年的推廣試用階段，在最近十年已經基本成熟，受到了電力系統(tǒng)相關專業(yè)人員的認可，在國內外的高壓（110kv及以上電壓等級）交直流輸電線路得到了廣泛應用，其測距可靠性和準確性基本能夠符合線路故障定位及查找要求。

目前行波測距技術主要采用兩種模式：基于線路雙端測距裝置數據及時間同步的雙端測距技術和基于線路一端行波測距裝置的單端測距技術，前者在線路故障后基于裝置和通訊，能夠由裝置自動計算故障距離；后者目前只能由人工對故障波形數據進行分析，以獲得故障距離。

隨著電力系統(tǒng)運行管理水平及對供電可靠性要求的提高，單端測距技術的人工判斷已不能很好的滿足輸電線路故障后的快速智能化測距要求，因此需要由計算機來自動實現基于單端的線路故障測距。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種輸電線路故障后不依賴于人工判斷故障距離的手段，由計算機根據輸電線路故障后的波形數據自動識別故障波形并計算出故障點距離測量點的距離的適應于輸電線路行波測距的單端波形自動識別方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：該適應于輸電線路行波測距的單端波形自動識別方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟a，故障相的識別，

安裝于母線端的測距裝置根據故障波形和健康波形的區(qū)別識別出故障相；

步驟b，故障波形的識別，

安裝于母線端的測距裝置得到故障行波的不同波形；

步驟c，得到行波波頭脈沖，

母線處的測距裝置接入來自電流互感器二次側的暫態(tài)行波信號，并得到故障波形的波頭脈沖；

步驟d，得到故障點初始行波與反射波脈沖之間的時間差；

步驟e，計算故障距離。

優(yōu)選的，步驟b中所述的故障行波的不同波形包括故障初始波、故障反射波、對端故障反射波。

優(yōu)選的，在所述的步驟c中，母線處的測距裝置通過模擬或者數字高通濾波器濾出行波波頭脈沖。

優(yōu)選的，在所述的步驟d中，通過找到故障線路的行波能量和的最大點得到故障點初始行波與反射波脈沖之間的故障時間差。

優(yōu)選的，故障線路的行波能量和的最大點的確定方法為：從波形起始點往后推94個點開始計算，以30個點為一個時間窗，對這30個點進行乘法運算，將乘法運算得到的結果與前面的能量和相加，通過運算比較得到行波數據能量和最大點，其具體判斷公式如下：

fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)>fabs（x1*x2*…*x30）

fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)+fabs(x3*x4*…*x32)>fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)

……

fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)+fabs(x3*x4*…*x32)+…+fabs（xn-29*xn-28*…*xn）>fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)+…+（xn-30*xn-29*…*xn-1）

根據上述判斷公式得到的不同的能量值，取其中能量值最大的點作為故障線路的行波能量和的最大點，其中x1、x2……xn分別為各個點的能量值。

優(yōu)選的，在所述的步驟e中，故障距離的計算公式為：

其中，t1和t2分別為故障初始行波與由故障點反射波到達母線的時間，v為故障行波在線路中的傳播速度。

與現有技術相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：

1、通過本適應于輸電線路行波測距的單端波形自動識別方法，輸電線路故障后不依賴于人工判斷故障距離的手段，由計算機根據輸電線路故障后的波形數據自動識別故障波形并計算出故障點距離測量點的距離。

2、測距裝置根據故障相的波形極性和健全線路上的波形極性相反，故障相的幅值比健全相幅值大，更有利于找出故障相。

3、通過找到故障線路的行波能量和的最大點來確定故障點，更有利于找到故障點的位置，并由此算出時間差，從而找到故障位置。

附圖說明

圖1為適應于輸電線路行波測距的單端波形自動識別方法流程圖。

圖2為故障波形和健康波形比較圖。

圖3為線路故障的單端測距波形。

具體實施方式

圖1~3是本發(fā)明的最佳實施例，下面結合附圖1~3對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1所示，一種適應于輸電線路行波測距的單端波形自動識別方法，包括如下步驟：

步驟a，故障相的識別；

在同一輸電線路上，故障相的波形和健康相的波形在極性和幅值上有所差異，具體表現在故障相的波形極性和健全線路上的波形極性相反，故障相的幅值比健全相幅值大，安裝于母線端的測距裝置根據故障波形和健康波形的區(qū)別識別出故障相。如圖2所示，其中波形a和波形b為健康波形，波形c為故障波形。

步驟b，故障波形的識別；

輸電線路發(fā)生故障后，在母線端的測距裝置可以監(jiān)測到許多故障波形，需要根據波形特性確定故障初始波、故障反射波、對端故障反射波等波形，并根據各波形之間的關系來計算故障點距測量端的距離。

具體而言，如圖3所示，其中波形ts1為故障初始波形，波形ts2為對端反射波形，波形ts3為故障點反射波波形。

步驟c，得到行波波頭脈沖；

在被監(jiān)視線路發(fā)生故障時，故障產生的電流行波會在故障點及母線之間來回反射。裝設于母線處的測距裝置接入來自電流互感器二次側的暫態(tài)行波信號，使用模擬或者數字高通濾波器濾出行波波頭脈沖。

步驟d，得到故障點初始行波與反射波脈沖之間的時間差；

由于母線阻抗一般低于線路波阻抗，如圖3所示，電流行波在母線與故障點都是產生正反射，故故障點反射波與故障初始行波同極性，而故障初始行波脈沖與由故障點發(fā)射回來的行波脈沖之間的時間差對用行波在母線與故障點之間往返一趟的時間，可以用來計算故障距離。

在本適應于輸電線路行波測距的單端波形自動識別方法中，通過找到故障線路的行波能量和的最大點，根據這個最大點來得到故障時間差，利用這個時間差來計算故障距離。

具體而言，行波測距軟件在得到故障數據后，從波形起始點往后推94個點開始計算，以30個點為一個時間窗，對這30個點進行乘法運算，將乘法運算得到的結果與前面的能量和相加，通過運算比較得到行波數據能量和最大點。假設有n個點，判斷公式如下：

fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)>fabs（x1*x2*…*x30）

fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)+fabs(x3*x4*…*x32)>fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)

……

fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)+fabs(x3*x4*…*x32)+…+fabs（xn-29*xn-28*…*xn）>fabs（x1*x2*…*x30）+fabs(x2*x3*…*x31)+…+（xn-30*xn-29*…*xn-1）

根據利用上述公式判斷得到的不同的能量值，可以判定故障行波脈沖。其中x1、x2……xn分別為各個點的能量值。

步驟e，計算故障距離。

通過計算故障線路的行波矢量和最大點可得到故障時間差，根據這個時間差來計算故障記錄。設故障初始行波與由故障點反射波到達母線的時間分別為t1、t2，v為故障行波在線路中的傳播速度，則故障距離xl為

具體工作過程及工作原理如下：

在線路中發(fā)生故障之后，故障點產生的電流行波會在故障點以及兩端的母線之間來回反射，安裝在母線處的測距裝置會接受相應的波形。在同一輸電線路上，故障相的波形和健康相的波形在極性和幅值上有所差異，在故障相的波形極性和健全線路上的波形極性相反，且故障相的幅值比健全相幅值大，測距裝置首先判斷出故障相。

輸電線路發(fā)生故障后，在測距裝置監(jiān)測到許多故障波形，需要根據波形特性確定故障初始波、故障反射波、對端故障反射波等波形，并根據波形識別出故障初始波、故障反射波、對端故障反射波等波形。然后安裝于母線處的測距裝置接入來自電流互感器二次側的暫態(tài)行波信號，使用模擬或者數字高通濾波器濾出行波波頭脈沖。然后測距裝置找到故障線路的行波能量和的最大點，根據這個最大點來得到故障時間差，利用這個時間差來計算故障距離。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。