專利名稱：一種提高單端行波測距可靠性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護技術領域，具體地說是一種自然頻率測距與單端行波測距相結合提高單端行波測距可靠性的方法。
背景技術：
單端行波測距是利用故障點初始行波波頭和故障點反射行波波頭到達測量端的時刻差進行故障測距的。其測距公式為:
,式中;Tf為故障距離 力行波傳播速度、和^分別為故障初始行波和故
障點反射行波到達測量端的時刻。由公式可以看出:正確辨識行波是否來自故障點、精確標定故障點行波到達測量端的時刻和準確確定行波傳播速度是該方法的關鍵。然而，由于噪聲和干擾的影響，使得測量端得到的電流行波具有奇異性，采用小波變換求模極大值時，時間軸上會出現(xiàn)一系列不同性質的行波波頭，給來自于故障點行波波頭的辨識帶來了一定困難，特別容易造成對故障點反射波波頭的誤判。從故障行波產生和傳播的過程來講，當輸電線路的某一點發(fā)生故障時，故障點產生的電流或電壓行波分別向故障點兩側進行傳播，當行波遇到波阻抗不連續(xù)的點時，行波在該點發(fā)生折反射，并在測量端上得以反映。故障行波在故障點和測量端多次折反射形成反映故障位置的自然頻率，故障行波在測量端和對端多次折反射形成反映線路全長的自然頻率。通常情況下，故障行波形成的自然頻率分布中最低次頻率幅值最大，其他頻率分量隨頻率增高而降低。由此看出，自然頻率測距是利用測量端得到的故障行波波頭多次折反射形成的高頻分量進行故障測距的，該方法不依賴于某一兩個行波波頭的精確檢測和時刻標定，但與故障行波過程持續(xù)的時間有密切關系。對于母線為多出線結構且故障類型為單相
接地故障的情況，自然 頻率測距的計算公式為< =v/2/q ;式中為主自然頻率且滿足/0 = I/2τ、τ為故障行波從故障點傳播至測量端的時間，為行波傳播速度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種提高輸電線路單端行波測距可靠性的方法，借助自然頻率法對單端行波法求得的若干個疑似故障距離進行辨識，確定有效的計算值，解決單純利用單端行波法測距時噪聲和干擾的影響增加故障點反射波波頭的辨識難度、降低測距可靠性的缺點，提高單端行波法故障測距的可靠性。本發(fā)明提高輸電線路單端行波測距可靠性的方法是:首先利用單端行波測距求出若干個疑似故障距離、 /2…h(huán) U = 1,2,3……)，然后利用自然頻率法求出故障距離&
，再將&與171、~2 ".Xjk進行逐一比較，若& ,則為故障距離的計算值。具體按以下步驟實施:
Α、輸電線路發(fā)生單相接地故障后，測量端檢測并記錄故障電流行波，對故障電流行波進行小波變換并求模極大值，對故障電流初始行波波頭和疑似故障點反射波波頭及其到達測量端的時刻進行標定；
B、利用單端行波測距公式&"^)/2 ,計算疑似故障距離，記為、,Tf2…、
U = 1,2,3……)；式中分為故障距離、V為行波傳播速度、 2和，分別為故障初始行波和故
障點反射行波到達測量端的時刻；
C、對故障電流行波進行FFT變換(FastFourier Transformation快速傅里葉變換)，得到故障線路的自然頻率分布，將其中的主要成分確定為反映故障電流行波頻率特征的主自然頻率Λ ;
D、利用自然頻率測距公式<=v/2/Q ,計算故障距離~ ;式中叉為主自然頻率且滿足/Cl =1/2τ、τ為故障行波從·故障點傳播至測量端的時間，V為行波傳播速度；
E、將4與Xf1、Xf2…'ft進行逐一對比，當；4s 時，確定%為故障距離的計算值。本發(fā)明的原理是:在輸電線路行波測距中，可以采用單端行波測距或自然頻率測距方法，對比單端行波測距公式分=岣2和自然頻率測距公式X;.: vn/t>發(fā)現(xiàn)，兩
套公式均需對行波傳播速度 進行選定，從該變量的選取來講，兩套公式存在相同的誤差風險。但對于單端行波測距而言，若能在測量端時間軸上準確辨識故障初始行波和故障點反射行波的波頭，其對應到達測量端的時刻4和&就很容易進行標定。而自然頻率法測距
公式4 =VfZJl中，還需對主自然頻率進行精確計算，其精確度直接影響到測距精度。
因此，從確定4、h和Zd兩組變量來講，、h的確定依賴于波頭性質的辨識，影響的是可靠
性；而/0的確定依賴于計算方法，計算方法影響的是精確度。因此，將兩種方法相結合，選定單端行波法作為測距的主要方法，自然頻率法作為增強單端行波法故障測距可靠性的有效工具，將自然頻率法計算求得的故障距離'f,與單端行波測距公式計算的疑似故障距離
、^/2 進行逐一對比，進而確定故障距離的計算值，可以大大提高故障測距的可靠性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
1、本方法本質上還是單端行波測距法，只需要安裝一組檢測設備，建設成本低。2、本方法在對故障點反射波波頭進行標定時，需要標定的是一組疑似故障點反射波波頭，比精確標定波頭的難度低。3、本方法借助自然頻率法對單端行波法求得的若干個疑似故障距離進行辨識，較單純利用單端行波法進行故障測距可靠性更高。


圖1為本發(fā)明實施例線路模型；
圖2為本發(fā)明實施例1虹沾I回線發(fā)生單相接地故障時，測量端檢測到的實測電流行波波形；圖3為本發(fā)明實施例圖1實測波形經小波消噪后的電流行波波形；
圖4為本發(fā)明實施例1電流行波的小波變換模極大值；
圖5為本發(fā)明實施例1電流行波經FFT變換得到的自然頻率分布；
圖6為本發(fā)明實施例2某輸電線路發(fā)生C相雷擊故障時，測量端檢測到的實測電流行波波形；
圖7為本發(fā)明實施例2電流行波的小波變換模極大值；
圖8為本發(fā)明實施例2電流行波經FFT變換得到的自然頻率分布。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
，對本發(fā)明作進一步說明。實施例1:虹沾輸電線路的結構模型如圖1所示，為母線多出線結構。2008年5月29日20時43分25秒，虹沾I回線距虹橋變電站24.3km發(fā)生A相接地故障,測量端檢測并記錄的電流行波波形如圖2所示。圖2所示的實測數(shù)據(jù)受干擾影響較大，對其進行小波消噪，得如圖3所示的電流行波波形。對消噪后的電流行波 進行小波變換求模極大值，如圖4所示。容易判定波頭①為故障初始行波波頭，波頭⑤為對端母線反射波波頭，波頭②、③和④為疑似故障點反射波波頭，對故障初始行波波頭和疑似故障點反射波波頭到達測量端的時刻進行標定，取行波傳播速度V為298000km/s，利用測距公式= ν( 2-^)/2 ,求得疑似故障距離為Xfl
=10.71km，xf2 =13.09km =Z 3.88km。對消噪后的電流仃汲進行FFT變換，求得自然頻率的分布如圖5所示。判斷1992Hz的頻率是反映線路全長的自然頻率，6151Hz的頻率是反映故障位置的自然頻率。取行波傳
播速度￥為298000km/s，根據(jù)測距公式分=v/2/q ,求得故障距離;^ =24.22 km。將<=24.22 1^11與 V1 =10.71km、xf2 =13.09km和 x/3 =23.88km分別進行對比，因
為=24.22 km與了巧飛=23.88km更為接近，于是判定43 =23.88km為故β早距尚的計算值。與實際值24.3km相比，誤差為1.7%。實施例2:如圖6所示的波形圖為2009年6月21日20時16分，某輸電線路距離始端變電站18.45km處發(fā)生C相雷擊故障后測量端檢測到的零序電流行波，該輸電線路為母線多出線結構形式。對該零序電流行波進行小波變換求模極大值，結果如圖7所示。容易判定波頭O)為故障初始行波波頭，波頭②、③和 為疑似故障點反射波波頭，對故障初始行波波頭和疑似故障點反射波波頭到達測量端的時刻進行標定，取行波傳播速度 力298000km/
S,利用測距公式I/=42-W2,求得疑似故障距離為H =19.37km =14.00km, a>3=18.87km。對如圖6所示的零序電流行波進行FFT變換，求得自然頻率的分布如圖8所示。判斷8098Hz的頻率是反映故障位置的自然頻率，波傳播速度1力298000km/s，根據(jù)測距公式
權利要求
1.一種提高輸電線路單端行波測距可靠性的方法，其特征在于:首先利用單端行波測距求出若干個疑似故障距離、 /2…S ( = 1,2,3……)，然后利用自然頻率法求出故障距離再將分與Xp、Xp."Xftl進行逐一比較，若分 為故障距離的計算值。
2.根據(jù)權利要求1所述的提高輸電線路單端行波測距可靠性的方法，其特征在于具體按以下步驟實施: Α、輸電線路發(fā)生單相接地故障后，測量端檢測并記錄故障電流行波，對故障電流行波進行小波變換并求模極大值，對故障電流初始行波波頭和疑似故障點反射波波頭及其到達測量端的時刻進行標定； B、利用單端行波測距公式分=v(i2-^)/2,計算疑似故障距離，記為Xy1、Xf2…( = 1,2,3……)；式中為故障距離、V為行波傳播速度、&和&分別為故障初始行波和故障點反射行波到達測量端的時刻； C、對故障電流行波進行FFT變換，得到故障線路的自然頻率分布，將其中的主要成分確定為反映故障電流行波頻率特征的主自然頻率/o ; D、利用自然頻率測距公式&=v/2/Q,計算故障距離;^ ;式中r為主自然頻率且滿足^ =l/2T、r為故障行波從故障點傳播至測量端的時間，^為行波傳播速度； E將與進行逐一對比， 當分0&時，確定\^為故障距離的計算值。
全文摘要
本發(fā)明是一種提高輸電線路單端行波測距可靠性的方法，屬電力系統(tǒng)繼電保護技術領域。對故障電流行波進行小波變換求模極大值，初步確定若干個可能的故障點反射波波頭并標定其到達測量的時刻，計算出一組疑似故障距離；對故障電流行波進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，計算出一個故障距離；逐一對該故障距離與所有疑似故障距離進行比較，當某一疑似故障距離與自然頻率法求得的故障距離約等時，確定該疑似故障距離為故障距離的計算值。實際情況和大量仿真表明，該方法能有效提高單端行波測距法的可靠性。
文檔編號G01R31/08GK103163428SQ20131009909
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權日2013年3月26日
發(fā)明者束洪春, 高利, 田鑫萃 申請人:昆明理工大學