一種阻抗法和行波法相結(jié)合的行波綜合測(cè)距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)傳輸線路故障測(cè)距領(lǐng)域，尤其是在高壓、長(zhǎng)距離、地形復(fù)雜、 巡線困難的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)中，能夠正確的判斷故障線路和準(zhǔn)確的定位故障點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的電力系統(tǒng)傳輸線路的故障測(cè)距方法主要有阻抗法和行波法兩種，這兩種測(cè) 距方式在使用的過(guò)程中均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
[0003] 阻抗法通常作為微機(jī)保護(hù)及錄波裝置的附加功能，具有啟動(dòng)定值量化、投資少等 特點(diǎn)，但其測(cè)距精度受過(guò)渡電阻、分布電容、系統(tǒng)運(yùn)行方式等因素的影響較大，精度上不能 滿足電力系統(tǒng)對(duì)測(cè)距精度的要求。
[0004] 行波法測(cè)距包含單端法行波測(cè)距和雙端法行波測(cè)距。單端法行波測(cè)距不需要傳遞 對(duì)側(cè)數(shù)據(jù)、不受通信技術(shù)條件限制，具有投資小、實(shí)施簡(jiǎn)單、測(cè)距精度高等特點(diǎn)，但單端法行 波測(cè)距需要考慮行波的衰減及母線的反射等因素，存在識(shí)別反射波困難等情況；雙端法測(cè) 距只識(shí)別行波首波頭，不用辨別反射波，測(cè)距精度高，很好的解決了單端測(cè)距存在的問(wèn)題， 但雙端法測(cè)距要求兩側(cè)裝置要接入統(tǒng)一的、穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)源并且要求兩側(cè)通信的線路具 有很高的可靠性，否則很容易造成雙端測(cè)距失敗的情況。另外，無(wú)論是單端行波法測(cè)距還 是雙端行波法測(cè)距，其啟動(dòng)定值均不能量化，實(shí)際運(yùn)行中啟動(dòng)門(mén)檻設(shè)置往往較低，容易誤啟 動(dòng)，一次故障發(fā)生時(shí)往往會(huì)啟動(dòng)多次，即產(chǎn)生多個(gè)行波故障文件，需要參考對(duì)應(yīng)保護(hù)裝置的 錄波文件來(lái)識(shí)別到底哪個(gè)才是真正的故障文件。
[0005] 因此，現(xiàn)有的力系統(tǒng)傳輸線路的故障測(cè)距無(wú)論是阻抗法還是行波法均存在一定的 局限性，不能滿足實(shí)際的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決電力系統(tǒng)傳輸線路中單純依靠阻抗法測(cè)距時(shí)測(cè)距精度不能滿足測(cè)距要求、 易受過(guò)渡電阻等因素影響，單純依靠行波法測(cè)距時(shí)裝置容易誤啟動(dòng)，且單端測(cè)距時(shí)存在識(shí) 別反射波困難，雙端測(cè)距時(shí)存在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、對(duì)時(shí)信號(hào)丟失等因素影響，提出了一種阻抗法 和行波法相結(jié)合的綜合測(cè)距方法，既避免了單純行波法測(cè)距中存在的誤啟動(dòng)現(xiàn)象，又提高 了輸電線路故障測(cè)距的可靠性。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0008] -種阻抗法和行波法相結(jié)合的行波綜合測(cè)距方法，包括以下步驟：
[0009] 工頻數(shù)據(jù)采集單元實(shí)時(shí)采集線路兩端的工頻電壓和工頻電流數(shù)據(jù)，高頻數(shù)據(jù)采集 單元實(shí)時(shí)采集線路兩端的高頻電流通道數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的工頻電壓和工頻電流數(shù)據(jù)判 斷是否發(fā)生故障；
[0010] 工頻啟動(dòng)量判斷出故障后即刻進(jìn)行工頻電壓、工頻電流數(shù)據(jù)錄波操作，同時(shí)進(jìn)行 高頻行波電流錄波操作，錄波完成后得到線路兩端的對(duì)應(yīng)的工頻錄波文件以及高頻電流錄 波文件；
[0011] 通過(guò)對(duì)記錄的工頻錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行啟動(dòng)相判斷，電壓、電流有效值的計(jì)算，利用阻抗 法分析分別得到線路兩端對(duì)應(yīng)的故障線路號(hào)、故障時(shí)刻、故障點(diǎn)距線路的雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng) 度以及故障點(diǎn)距線路的單端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度；
[0012] 以阻抗法獲得的故障線路號(hào)、故障時(shí)刻為參考，對(duì)記錄的與工頻錄波數(shù)據(jù)分別對(duì) 應(yīng)的高頻行波電流數(shù)據(jù)進(jìn)行行波法分析，得到線路一端的雙端測(cè)距長(zhǎng)度和單端測(cè)距長(zhǎng)度， 以及線路另一端的雙端測(cè)距長(zhǎng)度和單端測(cè)距長(zhǎng)度；
[0013] 對(duì)利用阻抗法獲得的線路兩端的測(cè)距長(zhǎng)度與利用行波法獲得的線路兩端的測(cè)距 長(zhǎng)度與線路長(zhǎng)度之間的關(guān)系給出故障點(diǎn)距線路一端的行波綜合測(cè)距長(zhǎng)度。
[0014] 進(jìn)一步的，工頻數(shù)據(jù)采集單元對(duì)應(yīng)的工頻采樣頻率為5KHz、高頻數(shù)據(jù)采集單元對(duì) 應(yīng)的高頻采樣頻率為2MHz;工頻判斷錄波啟動(dòng)的方式包括電壓和電流通道越限、突變啟 動(dòng)，零序和負(fù)序電流突變、越限啟動(dòng)，零序和負(fù)序電壓突變、越限啟動(dòng)以及開(kāi)關(guān)量啟動(dòng)。
[0015] 進(jìn)一步的，工頻錄波數(shù)據(jù)和高頻電流錄波數(shù)據(jù)都帶有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為GPS或北斗的 絕對(duì)時(shí)間戳信息，工頻錄波文件名稱和高頻錄波文件名稱均以啟動(dòng)時(shí)的絕對(duì)時(shí)間作為文件 名稱。
[0016] 進(jìn)一步的，工頻錄波文件以及高頻錄波文件其錄波長(zhǎng)度可配置。
[0017] 進(jìn)一步的，故障線路號(hào)是根據(jù)工頻判斷出啟動(dòng)錄波操作的故障相得到的。
[0018] 進(jìn)一步的，故障時(shí)刻是對(duì)得到的工頻錄波數(shù)據(jù)中的電壓和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行突變值檢 測(cè)后得到的。
[0019] 進(jìn)一步的，雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度是通過(guò)對(duì)兩側(cè)的工頻錄波數(shù)據(jù)文件中的電壓和電流 量列寫(xiě)微分方程得到的；而單端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度則是通過(guò)分別對(duì)兩側(cè)的工頻錄波文件中的電 壓和電流量進(jìn)行計(jì)算，得到故障發(fā)生時(shí)線路的阻抗值并與單位長(zhǎng)度的線路阻抗相比較得到 的。
[0020] 行波法測(cè)距的具體方法為：
[0021] A.確立截取時(shí)間窗以提供的故障時(shí)刻t。"為基準(zhǔn)，前推Ams、后推Bms，確立 [?(]ηι-Α，t^+B]的絕對(duì)時(shí)間段作為截取時(shí)間窗，其中A和B均為可調(diào)整參數(shù)，且為正實(shí) 數(shù)；
[0022] B.確立首波、反射波絕對(duì)時(shí)間：對(duì)高頻錄波文件ym中處于截取時(shí)間窗tmR的高頻 電流數(shù)據(jù)進(jìn)行相模變換、小波變換，得到小波變換模極大值，并對(duì)小波變換得到的模極大值 進(jìn)行幅值篩選，確定初始行波的首波頭到達(dá)本端的絕對(duì)時(shí)間和故障點(diǎn)反射波波頭到達(dá)本 端的絕對(duì)時(shí)間t2;同理對(duì)高頻錄波文件7"中處于截取時(shí)間t"中的數(shù)據(jù)進(jìn)行同樣處理，得到 該故障產(chǎn)生的初始行波的首波頭到達(dá)N端的絕對(duì)時(shí)間t3以及故障點(diǎn)反射波波頭到達(dá)N端 的絕對(duì)時(shí)間t4。
[0023] C.根據(jù)絕對(duì)時(shí)間差計(jì)算得到故障點(diǎn)距離M、N端的雙端測(cè)距長(zhǎng)度及故障點(diǎn)距M、N 端的單端行波測(cè)距的長(zhǎng)度。
[0024] 進(jìn)一步的，所述步驟C中，長(zhǎng)度的計(jì)算具體為：
[0025] 根據(jù)所述絕對(duì)時(shí)間^和％的時(shí)間差計(jì)算得到故障點(diǎn)距離Μ端的雙端測(cè)距長(zhǎng)度為：
[0027] 其中Lnn為線路麗總長(zhǎng)度，ν為行波傳播的速度；
[0028] 根據(jù)所述絕對(duì)時(shí)間^和％的時(shí)間差計(jì)算得到故障點(diǎn)距離N端的雙端測(cè)距長(zhǎng)度為：
[0030] 根據(jù)所述絕對(duì)時(shí)間^和12的時(shí)間差計(jì)算得到故障點(diǎn)距Μ端的單端行波測(cè)距的長(zhǎng) 度為：
[0032] 根據(jù)所述絕對(duì)時(shí)間丨3和14的時(shí)間差計(jì)算得到故障點(diǎn)距Ν端的單端行波測(cè)距的長(zhǎng) 度為：
[0033]
.Lmn為線路兩端m與η之間的距離，v為行波波速。
[0034] 進(jìn)一步的，工頻錄波文件x"與相對(duì)應(yīng)的高頻錄波文件之間的映射關(guān)系通過(guò)如下 方式確立：
[0035] 首先以工頻錄波文件時(shí)間即Χηι為基準(zhǔn)，前推設(shè)定時(shí)間T、后推設(shè)定時(shí)間T，形成一 個(gè)絕對(duì)時(shí)間掃描區(qū)間[x"rT，Xni+T];
[0036] 然后掃描查找位于該區(qū)間的所有高頻錄波文件，如果存在多個(gè)高速錄波文件，則 取與\的時(shí)間差的絕對(duì)值最小的高頻錄波文件作為y"。
[0037] 進(jìn)一步的，對(duì)利用阻抗法獲得的線路兩端的測(cè)距長(zhǎng)度與利用行波法獲得的線路兩 端的測(cè)距長(zhǎng)度進(jìn)行綜合分析給出故障點(diǎn)距Μ端的行波綜合測(cè)距長(zhǎng)度，具體步驟如下：
[0038] 1)如果雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度、雙端行波測(cè)距長(zhǎng)度均存在，并且測(cè)距長(zhǎng)度均在線路長(zhǎng) 度之內(nèi)L-e[0，?^η]，Ι^χε[Ο，、]:
[0039] 計(jì)算雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度與雙端行波測(cè)距長(zhǎng)度之差的絕對(duì)值L"d為：
[0040] Lmd= |Lmdz-Lmdx
[0041] 如果0彡L"d彡（L^Xi% ):則行波綜合測(cè)距長(zhǎng)度A"取行波雙端測(cè)距長(zhǎng)度，否 則行波綜合測(cè)距長(zhǎng)度A"取阻抗雙端測(cè)距長(zhǎng)度L 為可調(diào)整參數(shù)；
[0042] 2)如果雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度L"dze[0,LJ，雙端行波測(cè)距長(zhǎng)度L&為區(qū)外，則行波 綜合測(cè)距長(zhǎng)度A"取雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度L
[0043] 3)如果雙端行波測(cè)距長(zhǎng)度Ue[0,LJ，雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度L"dz為區(qū)外，則行波 綜合測(cè)距長(zhǎng)度A"取雙端行波測(cè)距長(zhǎng)度L
[0044] 4)如果雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度L"dz為區(qū)外，雙端行波測(cè)距長(zhǎng)度Ι^χ為區(qū)外，而單端阻抗 測(cè)距長(zhǎng)度1^_滿足L_e[0,LJ，單端行波測(cè)距長(zhǎng)度L_滿足L_e[0,LJ，則進(jìn)行以下 判斷：
[0045] 如果(LmXj%)，則行波綜合測(cè)距長(zhǎng)度Α"^Ι^Ζ，否則行波綜合測(cè)距長(zhǎng)度A" 取1^χ;其中，j為可調(diào)整參數(shù)；
[0046] 5)如果雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度L"dz為區(qū)外，雙端行波測(cè)距長(zhǎng)度Ι^χ為區(qū)外，而單端阻抗 測(cè)距長(zhǎng)度L_滿足L_e[0,LJ，單端行波測(cè)距長(zhǎng)度L_為區(qū)外，則行波綜合測(cè)距長(zhǎng)度A"取 單端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度Ι^ζ;
[0047]6)如果雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度L"dz為區(qū)外，雙端行波測(cè)距長(zhǎng)度為區(qū)外，而單端行波 測(cè)距長(zhǎng)度L_滿足[0,LJ，單端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度L_為區(qū)外，則行波綜合測(cè)距長(zhǎng)度A"取 單端行波測(cè)距長(zhǎng)度Ι^χ;
[0048] 7)如果雙端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度L"dz為區(qū)外，雙端行波測(cè)距長(zhǎng)度Ι^χ為區(qū)外，單端行波測(cè) 距長(zhǎng)度L_為區(qū)外，單端阻抗測(cè)距長(zhǎng)度L_為區(qū)外，則行波綜合測(cè)距長(zhǎng)度A"為區(qū)外。
[0049] 本發(fā)明的有益效果：
[0050] 1、工頻采樣數(shù)據(jù)判斷錄波啟動(dòng)的方式，啟動(dòng)定值量化，能夠有效的減少線路的誤 啟動(dòng)。
[0051] 2、工頻錄波數(shù)據(jù)與高頻錄波數(shù)據(jù)對(duì)比分析，解決了單純行波法測(cè)距中只能測(cè)距不 能分析的問(wèn)題。
[0052] 3、各種測(cè)距算法相結(jié)合保證了測(cè)距的可靠性，減少了測(cè)距失敗的情況。
【附圖說(shuō)明】
[0053] 圖1綜合測(cè)距流程圖；
[0054]圖2傳輸線仿真測(cè)試系統(tǒng)示意圖；
[0055] 圖3Μ端工頻錄波數(shù)據(jù)波形圖；
[0056] 圖4Μ端高頻截取區(qū)間t"波形圖；
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