一種基于群體比幅比相的故障測(cè)距方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于群體比幅比相的故障測(cè)距方法，屬于電力系統(tǒng)故障保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明為，多出線的輸電網(wǎng)絡(luò)，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測(cè)距裝置，當(dāng)輸電線路MN發(fā)生故障后，故障電流行波傳播至母線M，一部分就會(huì)透射到相鄰健全線路MS、MP、MQ上，其透射波再經(jīng)過母線S、母線P、母線Q反射到母線M的量測(cè)端TA1處疊加。然后根據(jù)群體比幅比相方法，保留來自故障線路方向的行波，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波。最后結(jié)合測(cè)距理論以及經(jīng)驗(yàn)波速計(jì)算故障距離x。本發(fā)明剔除本級(jí)觀測(cè)母線上相鄰健全線末端反射所致的干擾波，提高了測(cè)距的可靠性。
【專利說明】
一種基于群體比幅比相的故障測(cè)距方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于群體比幅比相的故障測(cè)距方法，屬于電力系統(tǒng)故障保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于線路末端和下級(jí)線路末端等多處波阻抗不連續(xù)點(diǎn)的存在，使本級(jí)線路檢測(cè)到的電流行波中還包含有相當(dāng)數(shù)量的反映健全線長(zhǎng)度而非故障位置的干擾波和本級(jí)故障反射波，需設(shè)法根據(jù)幅值、波頭到達(dá)時(shí)序、波頭極性等特征來逐步辨識(shí)并剔除。
[0003]電流型行波測(cè)距裝置通常裝于樞紐變電站，此類變電站的母線出線數(shù)較多，使得同極性的電流入射波與反射波的疊加后的幅值必大于其透射到其余線路上行波幅值，且兩者極性相反，故本文根據(jù)同時(shí)刻各回出線電流行波的群體幅值和極性關(guān)系能夠保留來自故障鏈路方向的行波，剔除本級(jí)觀測(cè)母線上相鄰健全線末端反射所致的干擾波。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種基于群體比幅比相的故障測(cè)距方法，根據(jù)同時(shí)刻各回出線電流行波的群體比幅比相能夠保留來自故障鏈路方向的行波，剔除本級(jí)觀測(cè)母線上相鄰健全線末端反射所致的干擾波。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于群體比幅比相的故障測(cè)距方法，多出線的輸電網(wǎng)絡(luò)中，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測(cè)距裝置，當(dāng)輸電線路MN發(fā)生故障后，故障電流行波傳播至母線M，一部分就會(huì)透射到相鄰健全線路MS、MP、MQ上，其透射波再經(jīng)過母線S、母線P、母線Q反射到母線M的量測(cè)端TAl處疊加(如圖2中的波頭②)，疊加后的幅值必大于其透射到健全線路MS、MP、MQ上行波幅值，且兩者極性相反。然后根據(jù)群體比幅比相方法，保留來自故障線路方向的行波，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波(如圖2中的波頭②)，最后結(jié)合測(cè)距理論以及經(jīng)驗(yàn)波速計(jì)算故障距離X。
[0006]具體步驟為:
[0007](I)多出線的輸電網(wǎng)絡(luò)中，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測(cè)距裝置，當(dāng)輸電線路MN發(fā)生故障后，故障電流行波傳播至母線M，一部分就會(huì)透射到相鄰健全線路MS、MP、MQ上，其透射波再經(jīng)過母線S、母線P、母線Q反射到母線M的量測(cè)端TAl處疊加(如圖2中的波頭②)，疊加后的幅值必大于其透射到健全線路MS、MP、MQ上行波幅值，且兩者極性相反。然后根據(jù)群體比幅比相方法，保留來自故障線路方向的行波，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波(如圖2中的波頭②)。根據(jù)電流行波圖(圖2)找出故障初始行波到達(dá)母線M，量測(cè)端TA1獲得的故障波頭時(shí)間(如圖2中的波頭①)，記為t1;故障點(diǎn)反射波到母線M或?qū)Χ四妇€N反射波到母線M時(shí)，量測(cè)端TA1獲得的故障波頭時(shí)間記為t2(如圖2中的波頭③或④)。
[0008](2)讀取故障線路的電流行波數(shù)據(jù)，篩選出故障線路和故障相，采用小波變換標(biāo)定方法標(biāo)定各個(gè)波頭。
[0009](3)采用群體比幅比相原理，首先根據(jù)小波變換后的模極大值比較，選出幅值較大的三個(gè)作為候選;然后在此基礎(chǔ)上根據(jù)小波變換后的相位比較，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波，保留來自故障線路方向的行波。其中，母線接有兩條以上線路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，雙端母線的反射系數(shù)均為負(fù)，則對(duì)端母線的反射波和初始行波反極性，而故障點(diǎn)的反射行波和初始行波同極性;在母線上只有被測(cè)線路時(shí)，則對(duì)端母線的反射波和初始行波同極性，而故障點(diǎn)的反射行波和初始行波反極性。
[0010](4)根據(jù)(3)中保留的兩次故障波頭的時(shí)間thts，求取時(shí)間差為At = It2l3
[0011](5)按照公式X = V.At/2或X = 1-V.Δ t/2進(jìn)行故障位置的計(jì)算。
[0012]其中，I為健全線路MN的長(zhǎng)度;X為故障點(diǎn)距離母線N的距離;V為波速。
[0013]本發(fā)明的原理是:
[0014](1)、利用群體比幅比相方法剔除干擾波
[0015]當(dāng)輸電線路MN發(fā)生故障后，故障電流行波傳播至母線M，一部分就會(huì)透射到相鄰健全線路MS、MP、MQ上，其透射波再經(jīng)過母線S、母線P、母線Q反射到母線M的量測(cè)端TAl處疊加(如圖2中的波頭②)，疊加后的幅值必大于其透射到健全線路MS、MP、MQ上行波幅值，且兩者極性相反。然后根據(jù)群體比幅比相方法，保留來自故障線路方向的行波，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波(如圖2中的波頭②)。根據(jù)電流行波圖(圖2)找出故障初始行波到達(dá)母線M，量測(cè)端TA1獲得的故障波頭時(shí)間(如圖2中的波頭①)，記為t1;故障點(diǎn)反射波到母線M或?qū)Χ四妇€N反射波到母線M時(shí)，量測(cè)端TA1獲得的故障波頭時(shí)間記為t2(如圖2中的波頭③或④)。
[0016](2)小波變換標(biāo)定波頭
[0017]讀取故障線路的電流行波數(shù)據(jù)，篩選出故障線路和故障相，采用小波變換標(biāo)定方法標(biāo)定各個(gè)波頭。
[0018](3)利用群體比幅比相方法篩選波頭
[0019]首先根據(jù)小波變換后的模極大值比較，選出幅值較大的三個(gè)作為候選;然后在此基礎(chǔ)上根據(jù)小波變換后的相位比較，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波，保留來自故障線路方向的行波。其中，母線接有兩條以上線路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，雙端母線的反射系數(shù)均為負(fù)，則對(duì)端母線的反射波和初始行波反極性，而故障點(diǎn)的反射行波和初始行波同極性;在母線上只有被測(cè)線路時(shí)，則對(duì)端母線的反射波和初始行波同極性，而故障點(diǎn)的反射行波和初始行波反極性。
[0020]根據(jù)(3)中保留的兩次故障波頭的時(shí)間Lt2,求取時(shí)間差為At= It2l3
[0021]按照公式x = v.At/2或X = 1-V.A t/2進(jìn)行故障位置的計(jì)算。其中，I為健全線路MN的長(zhǎng)度;X為故障點(diǎn)距離母線N的距離;V為波速。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本方法剔除本級(jí)觀測(cè)母線上相鄰健全線末端反射所致的干擾波，提高了測(cè)距的可靠性;此外，此方法不受故障瞬時(shí)性以及故障電阻變化等因素的影響，測(cè)距結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明多回出線輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2為本發(fā)明多回出線的故障電流行波網(wǎng)格圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的故障電流行波圖；
[0026]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的故障電流行波的小波變換圖；
[0027]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的故障電流行波圖；
[0028]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的故障電流行波的小波變換圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0030]一種基于群體比幅比相的故障測(cè)距方法，多出線的輸電網(wǎng)絡(luò)中，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測(cè)距裝置，當(dāng)輸電線路MN發(fā)生故障后，故障電流行波傳播至母線M，然后根據(jù)群體比幅比相方法，保留來自故障線路方向的行波，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波，最后結(jié)合測(cè)距理論以及經(jīng)驗(yàn)波速計(jì)算故障距離X。
[0031]具體步驟為:
[0032](I)多出線的輸電網(wǎng)絡(luò)中，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測(cè)距裝置，當(dāng)輸電線路MN發(fā)生故障后，故障電流行波傳播至母線M，然后根據(jù)群體比幅比相方法，保留來自故障線路方向的行波，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波;根據(jù)電流行波圖找出故障初始行波到達(dá)母線M，量測(cè)端TA1獲得的故障波頭時(shí)間，記為t1;故障點(diǎn)反射波到母線M或?qū)Χ四妇€N反射波到母線M時(shí)，量測(cè)端TA1獲得的故障波頭時(shí)間記為t2;
[0033](2)讀取故障線路的電流行波數(shù)據(jù)，篩選出故障線路和故障相，采用小波變換標(biāo)定方法標(biāo)定各個(gè)波頭；
[0034](3)采用群體比幅比相方法，首先根據(jù)小波變換后的模極大值比較，選出幅值較大的三個(gè)作為候選;然后在此基礎(chǔ)上根據(jù)小波變換后的相位比較，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波，保留來自故障線路方向的行波;其中，母線接有兩條以上線路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，雙端母線的反射系數(shù)均為負(fù)，則對(duì)端母線的反射波和初始行波反極性，而故障點(diǎn)的反射行波和初始行波同極性;在母線上只有被測(cè)線路時(shí)，則對(duì)端母線的反射波和初始行波同極性，而故障點(diǎn)的反射行波和初始行波反極性；
[0035](4)根據(jù)(3)中保留的兩次故障波頭的時(shí)間Lt2,求取時(shí)間差為At = ^t2;
[0036](5)按照公式χ = ν.At/2或χ = 1-ν.Δ t/2進(jìn)行故障位置的計(jì)算；
[0037]其中，I為健全線路MN的長(zhǎng)度;X為故障點(diǎn)距離母線N的距離;V為波速。
[0038]實(shí)施例1:
[0039]如圖1所示的由多出線組成的輸電網(wǎng)絡(luò)，且各條線路長(zhǎng)度分別為:健全線路MP的長(zhǎng)度1 = 901011，]\^的長(zhǎng)度1 = 901011，]\?的長(zhǎng)度1 = 901011，故障線路1^=1001011。假設(shè)線路麗距離母線M端30.8km處發(fā)生三相接地故障，故障初始角為45°，過渡電阻為10 Ω，采樣率為1MHz。
[0040]根據(jù)圖4的故障電流小波變換圖，首先應(yīng)用群體比幅比相方法的比幅篩選出波頭①、②、③、④，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用比相剔除波頭②、④，保留的波頭①、③，即為故障波頭，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為ti = 0.407s，t2 = 0.617s;求故障波頭時(shí)間差Δ t = ti_t2 = 0.21s，v取為經(jīng)驗(yàn)波速，大小為2.98 X 108!11/8;最后利用公式(2)計(jì)算故障距離1 = ￥.Δ t/2 = 31.29km，在誤差范圍內(nèi)滿足要求。
[0041 ] 實(shí)施例2:
[0042]如圖1所示的由多出線組成的輸電網(wǎng)絡(luò)，且各條線路長(zhǎng)度分別為:健全線路MP的長(zhǎng)度1 = 901011，]\^的長(zhǎng)度1 = 901011，]\?的長(zhǎng)度1 = 901011，故障線路1^=1001011。假設(shè)線路麗距離母線M端65km處發(fā)生三相接地故障，故障初始角為45°，過渡電阻為10 Ω，采樣率為1MHz。
[0043]根據(jù)圖6的故障電流小波變換圖，首先應(yīng)用群體比幅比相方法的比幅篩選出波頭①、②、③、④、⑤，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用比相剔除波頭③、④、⑤，保留的波頭①、②，即為故障波頭，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為。=1.522s，t2 = 1.757s;求故障波頭時(shí)間差A(yù)t = U-U = 0.235s，V取為經(jīng)驗(yàn)波速，大小為2.98 X 108m/s;最后利用公式(2)計(jì)算故障距離x = l_v.At/2 =64.98km，在誤差范圍內(nèi)滿足要求。
[0044]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于群體比幅比相的故障測(cè)距方法，其特征在于:多出線的輸電網(wǎng)絡(luò)中，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測(cè)距裝置，當(dāng)輸電線路MN發(fā)生故障后，故障電流行波傳播至母線M，然后根據(jù)群體比幅比相方法，保留來自故障線路方向的行波，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波，最后結(jié)合測(cè)距理論以及經(jīng)驗(yàn)波速計(jì)算故障距離X。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于群體比幅比相的故障測(cè)距方法，其特征在于具體步驟為: (1)多出線的輸電網(wǎng)絡(luò)中，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測(cè)距裝置，當(dāng)輸電線路MN發(fā)生故障后，故障電流行波傳播至母線M，然后根據(jù)群體比幅比相方法，保留來自故障線路方向的行波，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波;根據(jù)電流行波圖找出故障初始行波到達(dá)母線M，量測(cè)端TA1獲得的故障波頭時(shí)間，記為t1;故障點(diǎn)反射波至IJ母線M或?qū)Χ四妇€N反射波到母線M時(shí)，量測(cè)端TA1獲得的故障波頭時(shí)間記為t2; (2)讀取故障線路的電流行波數(shù)據(jù)，篩選出故障線路和故障相，采用小波變換標(biāo)定方法標(biāo)定各個(gè)波頭； (3)采用群體比幅比相方法，首先根據(jù)小波變換后的模極大值比較，選出幅值較大的三個(gè)作為候選;然后在此基礎(chǔ)上根據(jù)小波變換后的相位比較，剔除母線M上相鄰健全線路MS、MP、MQ末端反射所致的干擾波，保留來自故障線路方向的行波;其中，母線接有兩條以上線路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，雙端母線的反射系數(shù)均為負(fù)，則對(duì)端母線的反射波和初始行波反極性，而故障點(diǎn)的反射行波和初始行波同極性;在母線上只有被測(cè)線路時(shí)，則對(duì)端母線的反射波和初始行波同極性，而故障點(diǎn)的反射行波和初始行波反極性； ⑷根據(jù)⑶中保留的兩次故障波頭的時(shí)間ti，t2，求取時(shí)間差為At = ^t2; (5)按照公式x = v.At/2或χ = 1-ν.Δ t/2進(jìn)行故障位置的計(jì)算； 其中，I為健全線路MN的長(zhǎng)度;X為故障點(diǎn)距離母線N的距離;V為波速。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK105891668SQ201610188661
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】束洪春, 沐潤(rùn)志, 盧楊, 陳諾
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)