一種單端行波故障測距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一種單端行波故障測距方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線路發(fā)生故障，不僅會影響人類的工業(yè)生產(chǎn)及日常生活，嚴(yán)重時(shí)還會危及電 力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行?；谛胁ǖ墓收蠝y距技術(shù)是輸電線路故障精確快速定位的重要 方法。單端行波故障定位技術(shù)作為行波故障測距技術(shù)中的一種，其原理簡單，實(shí)現(xiàn)方便，成 本小。但是，在現(xiàn)有的條件下很難區(qū)分出故障點(diǎn)反射波以及對端母線和健全線路的反射波。
[0003] 中國專利《基于單端測距的故障定位方法》（CN102253315A)，該發(fā)明為基于單端測 距的故障定位方法，當(dāng)輸電線路出現(xiàn)短路時(shí)，用輸電線路行波故障測距裝置測量輸電線路 本端母線的工頻電氣量，通過阻抗法確定故障點(diǎn)范圍，估算過渡電阻值；然后通過小波變 換分析暫態(tài)電壓/電流行波，判斷故障為普通短路故障，則采用結(jié)合線路長度的單端行波 法直接計(jì)算故障點(diǎn)位置；為特殊短路故障，則采用阻抗法與行波法結(jié)合的輸電線路單端故 障測距法計(jì)算故障點(diǎn)位置。
[0004] 中國專利《一種提高單端行波測距可靠性的方法》（CN103163428A)，對故障電流行 波進(jìn)行小波變換求模極大值，初步確定若干個(gè)可能的故障點(diǎn)反射波波頭并標(biāo)定其到達(dá)測 量的時(shí)刻，計(jì)算出一組疑似故障距離；對故障電流行波進(jìn)行傅里葉換求其自然頻率分布， 確定反映故障位置的自然頻率，計(jì)算出一個(gè)故障距離；逐一對該故障距離與所有疑似故障 距離進(jìn)行比較，當(dāng)某一疑似故障距離與自然頻率法求得的故障距離約等時(shí)，確定該疑似故 障距離為故障距離的計(jì)算值。
[0005] 中國專利《一種不依賴波頭辨識的同塔雙回輸電線路單端行波故障測距方法》 (CN103412240A)，當(dāng)同塔雙回輸電線路發(fā)生故障時(shí)，檢測并記錄各相電壓行波數(shù)據(jù)；利用 小波變換求取故障相電壓行波模極大值，得到行波波頭在時(shí)間軸上的分布；標(biāo)定初始反極 性行波波頭，將其對應(yīng)時(shí)刻作為基準(zhǔn)時(shí)刻來計(jì)算介于故障初始行波波頭和初始反極性行 波波頭之間同極性行波波頭反映的距離；同時(shí)，以故障初始行波到達(dá)時(shí)刻作為基準(zhǔn)時(shí)刻計(jì) 算介于故障初始行波波頭和初始反極性行波波頭之間同極性行波波頭反映的距離；找出兩 組距離中相近或相同的兩對距離，再利用測后模擬的方法判別出真實(shí)反映故障位置的距 離。
[0006] 以上方法通過與其他測距方法結(jié)合使用或者通過變換，計(jì)算，篩選等間接方式確 實(shí)并區(qū)分出故障點(diǎn)反射波的波頭和對端母線反射波的波頭，操作復(fù)雜，增加了工作量和不 確定性，降低了故障定位的速度。
[0007] 單端行波故障測距技術(shù)中，通常用計(jì)算的方法來間接找出故障點(diǎn)反射波和對端母 線的反射波，這樣延長了故障定位時(shí)間。由于操作步驟的增多，方法的可靠性隨之降低。單 端行波故障測距技術(shù)的關(guān)鍵是正確識別來自故障點(diǎn)的反射波、對端母線的反射波及健全線 路的反射波。現(xiàn)有的基于單端行波的測距技術(shù)由于在波形上和到達(dá)時(shí)刻上都無法準(zhǔn)確區(qū)分 出來自故障點(diǎn)的反射波、對端母線的反射波及健全線路的反射波，容易導(dǎo)致測距失敗，使單 端行波測距法難以單獨(dú)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供一種單端行波故障測距方法，是一種直接找出故障點(diǎn)反射波和對端母 線反射波的方法，滿足快速精確定位故障點(diǎn)的需求，能解決目前單端行波故障測距技術(shù)因 各波頭不易識別而引起的不實(shí)用問題。
[0009] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0010] 一種單端行波故障測距方法，利用在對端母線處裝設(shè)可以改變行波波形特性的電 氣元件，改變對端母線的反射波波形特性，使之與其他行波波形出現(xiàn)明顯的差異；當(dāng)所述 反射波傳回到參考端時(shí)，位于參考端的行波采集與處理裝置將記錄下該波形，由于對端母 線的反射波波形與其他的波形存在明顯差異，可直接從多個(gè)的波形中找到對端母線的反射 波；將第一個(gè)波和對端母線反射波對應(yīng)的時(shí)間數(shù)據(jù)帶入對應(yīng)的測距公式，即可完成測距。
[0011] 通過在線路一端裝設(shè)行波采集與處理裝置，采集行波信息，再利用行波傳播距離 與波速，傳播時(shí)間的關(guān)系，求解出故障點(diǎn)到參考端的距離，通過改變對端母線反射波特性， 使之與故障點(diǎn)反射波有明顯差異，從而準(zhǔn)確識別反射波波頭的來源。
[0012] 通過在對端母線末端并聯(lián)電容，來實(shí)現(xiàn)改變對端母線的反射波特性。
[0013] 通過在對端母線（末端并聯(lián)電容和電阻的串聯(lián)組件，來改變對端母線的反射波特 性。
[0014] 通過改變對端母線反射波的波頭的幅值、或者是頻率，來使得與其他反射波產(chǎn)生 明顯差異。
[0015] 對于單回線路，在線路一端變電站母線處安裝行波采集與處理裝置；線路另一端 母線處安裝一個(gè)電容，線路上發(fā)生故障，由故障點(diǎn)發(fā)出兩路完全相同的故障波，這兩路完全 相同的故障波向線路兩端傳播，并在兩端母線處發(fā)生折反射，由行波采集與處理裝置記錄 下各個(gè)波的波形，直接找出第一個(gè)到達(dá)的波和波形特性存在明顯差異的一個(gè)波，利用這兩 個(gè)波的波頭到達(dá)時(shí)間即可精確測距。
[0016] 對于單回線路，在線路一端變電站母線處安裝行波采集與處理裝置；線路另一端 母線處安裝電容和電阻的串聯(lián)組件；線路上發(fā)生故障，由故障點(diǎn)發(fā)出兩路完全相同的故障 波，這兩路完全相同的故障波向線路兩端傳播，并在兩端母線處發(fā)生折反射，由行波采集與 處理裝置記錄下各個(gè)波的波形，直接找出第一個(gè)到達(dá)的波和波形特性存在明顯差異的一個(gè) 波，利用這兩個(gè)波的波頭到達(dá)時(shí)間即可精確測距。
[0017] 對于雙回線路，在線路一端變電站母線處安裝行波采集與處理裝置；線路另一端 母線處每回線路各安裝一個(gè)電容，線路上發(fā)生故障，由故障點(diǎn)發(fā)出兩路完全相同的故障波， 這兩路完全相同的故障波向線路兩端傳播，并在兩端母線處發(fā)生折反射，由行波采集與處 理裝置記錄下各個(gè)波的波形，另一回線路上會感應(yīng)出相同頻率的波，但對對端母線的反射 波的標(biāo)記和識別不會產(chǎn)生影響；直接找出本回故障線路中第一個(gè)到達(dá)的波和波形特性存在 明顯差異的一個(gè)波，利用這兩個(gè)波的波頭到達(dá)時(shí)間即可精確測距。
[0018] 一種單端行波故障測距方法，用于單回或多回線路的測距。
[0019] 本發(fā)明一種單端行波故障測距方法，技術(shù)效果如下：
[0020] 1)、本發(fā)明采用標(biāo)記對端反射波的方法，在行波采集和處理裝置端的眾多波頭信 息中直接辨識出對端母線的反射波，并用此波頭信息完成測距，操作簡單方便，既不需要復(fù) 雜計(jì)算、變換，又可獨(dú)立使用。
[0021] 2)、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對端母線反射波的直接辨識，可減少測距步驟，加快測距速度。
[0022] 3)、本發(fā)明中的方法操作簡單，無需復(fù)雜計(jì)算，只在一端進(jìn)行測量采集，減少了出 錯機(jī)會，增加測距可靠性。
【附圖說明】
[0023] 圖1為裝設(shè)電容和電阻的串聯(lián)時(shí)，單條線路故障，故障波傳播方向與波頭變化示 意圖。
[0024] 圖I (a)為單條線路末端未裝設(shè)可改變波形特性的電氣元件（以電容和電阻串聯(lián) 為例）時(shí)，故障波形成示意圖。
[0025] 圖I (b)為單條線路末端未裝設(shè)可改變波形特性的電氣元件（以電容和電阻串聯(lián) 為例）時(shí)，故障波傳播與發(fā)生折反射示意圖。
[0026] 圖I (C)為單條線路末端裝設(shè)可改變波形特性的電氣元件（以電容和電阻串聯(lián)為 例）時(shí)，故障波形成示意圖。
[0027] 圖I (d)為單條線路末端裝設(shè)可改變波形特性的電氣元件（以電容和電阻串聯(lián)為 例）時(shí)，故障波通過電容后折反射波示意圖。
[0028] 圖2為裝設(shè)電容時(shí)，單條線路故障，故障波傳播方向與波頭變化示意圖。
[0029] 圖2(a)為單條線路末端未裝設(shè)可改變波形特性的電氣元件（以電容為例）時(shí)，故 障波形成示意圖。
[0030] 圖2(b)為單條線路末端未裝設(shè)可改變波形特性的電氣元件（以電容為例）時(shí)，故 障波傳播與發(fā)生折反射示意圖。
[0031] 圖2(c)為單條線路末端裝設(shè)可改變波形特性的電氣元件（以電容為例）時(shí)，故障 波形成示意圖。
[0032] 圖2(d)為單條線路末端裝設(shè)可改變波形特性的電氣元件（以電容為例）時(shí)，故障 波通過電容后折反射波示意圖。
[0033] 圖3為考慮相鄰線路反射波，裝設(shè)電容時(shí)，故障波傳播方向與波頭變化示意圖。
[0034] 圖3 (a)為考慮相鄰線路反射波，單條線路末端不裝設(shè)可改變波形特性的電氣元 件（以電容為例）時(shí)，故障波形成示意圖。
[0035] 圖3 (b)為考慮相鄰線