一種帶容錯功能的輸電線路分布式故障定位方法
【專利摘要】一種帶容錯功能的輸電線路分布式故障定位方法，包括步驟一、設(shè)在相鄰變電站M和變電站N之間的高壓輸電線路上有n個檢測點(diǎn)；步驟二、檢測并讀取每個檢測點(diǎn)的三相故障電流行波信息；步驟三、去除三相均無數(shù)據(jù)的無效檢測點(diǎn)，根據(jù)行波波頭信息，確定故障區(qū)間；步驟四、計算行波波速v：步驟五，根據(jù)相應(yīng)的故障區(qū)間選取合適的故障定位公式進(jìn)行測距。本發(fā)明解決系統(tǒng)中個別監(jiān)測裝置異常時都可可靠的對線路故障進(jìn)行定位。
【專利說明】一種帶容錯功能的輸電線路分布式故障定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸電線路故障定位【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種帶容錯功能的輸電線路分布式故障定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的大動脈，肩負(fù)著輸送電能的重任，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。通常輸電線路都架設(shè)在無人看管的野外，途經(jīng)山區(qū)、丘陵、江河等多種惡劣地理環(huán)境，其在運(yùn)行的過程中經(jīng)常會遇到雷雨、覆冰、強(qiáng)風(fēng)等復(fù)雜的氣象條件，是電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的電力設(shè)備?？焖佟⒖煽?、準(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位，及時發(fā)現(xiàn)和處理絕緣隱患，可大大提高電網(wǎng)的可靠性和愈合能力。
[0003]目前輸電線路故障定位主要由行波法和故障分析法兩種，行波法由于定位原理簡單在電力系統(tǒng)中得到大量的應(yīng)用。但是由于輸電線路故障行波的非線性衰減、線路噪聲、傳感器帶寬限制問題，使得傳統(tǒng)的故障電流行波測距系統(tǒng)在應(yīng)用中還是存在一定的問題。近幾年先后有發(fā)明人提出分布式故障定位方法，如專利201110452999.X.201010300240.5和201010186103.3分別提出了不同的分布式故障定位方法，總體上看都是通過在輸電線路上分布式的安裝幾組故障檢測裝置，通過檢測線路上的故障行波來定位。但是由于故障行波的非線性衰減、相間行波幅值的差異、線路不通區(qū)域噪聲的差異和個別裝置異常，使得線路上各個檢測點(diǎn)不可能都同時測量到故障電流行波，一旦系統(tǒng)中某一個或者幾個裝置沒有觸發(fā)啟動或者出現(xiàn)異常時，都會導(dǎo)致測距失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)際問題，本發(fā)明提出一種帶容錯功能的分布式故障定位方法，以解決系統(tǒng)中個別監(jiān)測裝置異常時都可可靠的對線路故障進(jìn)行定位。本發(fā)明系統(tǒng)由沿線安裝在高壓輸電線路上的若干組(每組3個，對應(yīng)ABC三相)故障檢測裝置、無線通信模塊及遠(yuǎn)程監(jiān)控主站組成，如圖1所示。
[0005]本發(fā)明技術(shù)解決方案如下:
[0006]步驟SI，檢測并讀取每個檢測點(diǎn)的三相數(shù)據(jù)，檢測行波波頭。
[0007]故障電流檢測裝置用CT取電+備份電池組合供電的方式為裝置供電，并采用寬帶羅氏線圈提取故障時暫態(tài)電流行波，通過ZIGBEE短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)將3相檢測裝置的數(shù)據(jù)匯聚到一起，并通過GPRS/CDMA/GSM遠(yuǎn)程無線通信網(wǎng)絡(luò)將各檢測點(diǎn)數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控主站；
[0008]主要包括以下幾點(diǎn):
[0009]1、讀取檢測點(diǎn)的三相數(shù)據(jù)。
[0010]若三相均無數(shù)據(jù)，則該檢測點(diǎn)為無效檢測點(diǎn)。
[0011]若有超過兩相有數(shù)據(jù)，則取各有效相均重合的時間段以及該時間段的數(shù)據(jù)來進(jìn)行定位，即取各有效相最晚的起始時間和最早結(jié)束時間作為該檢測點(diǎn)的數(shù)據(jù)時間段。
[0012]2、行波波頭檢測。[0013]使用三次樣條小波對檢測點(diǎn)各相的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，并提取行波波頭信息，包括行波波頭極性及其到達(dá)時刻。
[0014]3、確定檢測點(diǎn)行波波頭到達(dá)時刻。
[0015]若檢測點(diǎn)只有一相是有效數(shù)據(jù)，則該相數(shù)據(jù)計算出的行波到達(dá)時刻即為該檢測點(diǎn)的行波到達(dá)時刻。
[0016]若檢測點(diǎn)有效數(shù)據(jù)超過一相，則以各相計算出的行波到達(dá)時刻的平均值作為該檢測點(diǎn)的行波到達(dá)時刻。
[0017]步驟S2，去除三相均無數(shù)據(jù)的無效檢測點(diǎn)，根據(jù)行波波頭信息，確定故障區(qū)間。
[0018]去除三相均無數(shù)據(jù)的無效點(diǎn)以后，根據(jù)各檢測點(diǎn)檢測到的行波到達(dá)時刻以及行波極性，判斷故障區(qū)間。設(shè)圖1是去除無效點(diǎn)以后的線路圖，在變電站M和N之間的線路上，有η組有效的行波電流檢測裝置。根據(jù)該η組電流行波檢測裝置檢測出的行波波頭信息，選出行波到達(dá)時刻最早的檢測點(diǎn)，設(shè)其為電流行波檢測點(diǎn)i。
[0019]當(dāng)i=l時,若所有檢測點(diǎn)行波波頭極性一樣，即口丨=P2 =…=Pn，則故障發(fā)生在變電站M與檢測點(diǎn)I之間；若檢測點(diǎn)I和檢測點(diǎn)2的有效相行波極性相反，即P1古p2 = P3 =…=Pn則故障發(fā)生檢測點(diǎn)I和檢測點(diǎn)2之間。
[0020]當(dāng)i=n時,若所有檢測點(diǎn)行波波頭極性一樣，即P1 = P2 =…=Pn，則故障發(fā)生在變電站N與檢測點(diǎn)η之間；若檢測點(diǎn)η和檢測點(diǎn)η-1的有效相行波極性相反，即P1 = P2 =…=Pn-1幸Pn，則故障發(fā)生檢測點(diǎn)η和檢測點(diǎn)η-1之間。
[0021]當(dāng)l〈i〈n時,若檢測點(diǎn)i和檢測點(diǎn)i_l的有效相行波極性相反，P1 =…=Pi^1 Φ Pi=…=Pn，則故障發(fā)生檢測點(diǎn)i和檢測點(diǎn)i_l之間；若檢測點(diǎn)i和檢測點(diǎn)i+Ι的有效相行波極性相反，P1 =…=Pi Φ p`i+1 =…=Pn,則故障發(fā)生檢測點(diǎn)i和檢測點(diǎn)i+Ι之間。
[0022]綜上所述，根據(jù)故障點(diǎn)可能發(fā)生的不同位置，將其分為兩種情況:檢測點(diǎn)之間和檢測點(diǎn)外側(cè)。檢測點(diǎn)外側(cè)包括變電站M與檢測點(diǎn)I之間和變電站N與檢測點(diǎn)η之間，其余情況均為檢測點(diǎn)之間。當(dāng)故障點(diǎn)在檢測點(diǎn)之間時，故障區(qū)間為極性相反的相鄰兩個檢測點(diǎn)之間；當(dāng)故障點(diǎn)在檢測點(diǎn)外側(cè)時，故障發(fā)生在行波波頭到達(dá)時刻最早的檢測點(diǎn)的外側(cè)。
[0023]步驟S3，根據(jù)相應(yīng)的故障區(qū)間選取合適的故障定位公式進(jìn)行測距。
[0024]設(shè)故障發(fā)生在檢測點(diǎn)(i，j)之間，且檢測點(diǎn)1、k在故障的同一側(cè)，其檢測到故障行波波頭的時間為t1、tk。則行波波速可以通過下式計算得出:
[0025]V = —~—( I )
h ~h
[0026]式中Li為變電站M到檢測點(diǎn)i的距離，Lk為變電站M到檢測點(diǎn)k的距離；
[0027]若故障點(diǎn)兩側(cè)都只有一個檢測點(diǎn)或者沒有檢測點(diǎn)，在故障點(diǎn)任意一側(cè)都找不出兩個有效檢測點(diǎn)，則無法實(shí)時計算行波波速，可以根據(jù)輸電線路參數(shù)及其運(yùn)行情況，人為設(shè)定行波波速。
[0028]設(shè)檢測點(diǎn)i，j檢測到故障行波波頭的時間為結(jié)合檢測點(diǎn)的安裝位置以及行波波速V，故障點(diǎn)位置為

L — L V' (t- —tf)
[0029]X=L.+」——-+ ——?
12 2 (2)[0030]式中Li為變電站M到檢測點(diǎn)i的距離，h為變電站M到檢測點(diǎn)j的距離。
[0031]當(dāng)故障發(fā)生在檢測點(diǎn)外側(cè)時，若故障發(fā)生在首端(即變電站M與檢測點(diǎn)I之間)，則通過三次樣條小波檢測首個檢測點(diǎn)處的頭兩個故障行波波頭，算出其波頭時間差A(yù)t，則故障位置為
【權(quán)利要求】
1.一種帶容錯功能的輸電線路分布式故障定位方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一、設(shè)在相鄰變電站M和變電站N之間的高壓輸電線路上有η個檢測點(diǎn)，第一個檢測點(diǎn)最靠近變電站Μ，第η個檢測點(diǎn)最靠近變電站N，將η個故障電流檢測裝置組L1至Ln分別安裝在每個檢測點(diǎn)，其中η>=3 ； 步驟二、檢測并讀取每個檢測點(diǎn)的三相故障電流行波信息: 當(dāng)檢測點(diǎn)的三相均無數(shù)據(jù)時，則該檢測點(diǎn)為無效檢測點(diǎn)，不予考慮； 當(dāng)檢測點(diǎn)的三相至少一相有數(shù)據(jù)時，則對該檢測點(diǎn)進(jìn)行故障電流行波波頭檢測，即通過三次樣條小波對該檢測點(diǎn)各相的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，提取行波波頭信息，包括行波波頭極性及其到達(dá)時刻，然后確定該檢測點(diǎn)行波波頭到達(dá)時刻； 步驟三、去除三相均無數(shù)據(jù)的無效檢測點(diǎn)，根據(jù)行波波頭信息，確定故障區(qū)間: 步驟四、計算行波波速V: 當(dāng)故障發(fā)生在檢測點(diǎn)i與檢測點(diǎn)j之間，且有效檢測點(diǎn)i和有效檢測點(diǎn)k在故障的同一側(cè)時，其檢測到故障行波波頭的時間為t1、tk、tp則根據(jù)公式(I)計算行波波速V:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶容錯功能的輸電線路分布式故障定位方法，其特征在于，所述步驟二中當(dāng)檢測點(diǎn)的三相至少一相有數(shù)據(jù)時，具體方法如下:若檢測點(diǎn)只有一相是有效數(shù)據(jù)，則該相數(shù)據(jù)計算出的行波到達(dá)時刻即為該檢測點(diǎn)的行波到達(dá)時刻。 若檢測點(diǎn)有效數(shù)據(jù)超過一相，則以各相計算出的行波到達(dá)時刻的平均值作為該檢測點(diǎn)的行波到達(dá)時刻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶容錯功能的輸電線路分布式故障定位方法，其特征在于，所述的步驟三、去除三相均無數(shù)據(jù)的無效檢測點(diǎn)，根據(jù)行波波頭信息，確定故障區(qū)間，具體方法如下: 選出行波到達(dá)時刻最早的檢測點(diǎn)，設(shè)其為檢測點(diǎn)i ; 當(dāng)i=l時，若所有檢測點(diǎn)的有效行波波頭極性一樣，即P1 = P2 =…=Pn，則故障發(fā)生在變電站M與檢測點(diǎn)I之間；若檢測點(diǎn)I和檢測點(diǎn)2的有效相行波極性相反，即P1古p2 = P3=…=Pn則故障發(fā)生檢測點(diǎn)I和檢測點(diǎn)2之間； 當(dāng)i=n時,若所有檢測點(diǎn)的有效行波波頭極性一樣，即口: = p2 =…=Pn,則故障發(fā)生在變電站N與檢測點(diǎn)η之間；若檢測點(diǎn)η和檢測點(diǎn)η-1的有效相行波極性相反，即P1 = P2 =…=Pn-1幸Ρη，則故障發(fā)生檢測點(diǎn)η和檢測點(diǎn)η-1之間； 當(dāng)l〈i〈n時,若檢測點(diǎn)i和檢測點(diǎn)1-Ι的有效相行波極性相反，P1 =…=Pi^1 Φ Pi =…=Pn，則故障發(fā)生檢測點(diǎn)i和檢測點(diǎn)i_l之間；若檢測點(diǎn)i和檢測點(diǎn)i+1的有效相行波極性相反，Pi =…=Pi ≠ pi+1 =…=Pn，則故障發(fā)生檢測點(diǎn)i和檢測點(diǎn)i+1之間。
【文檔編號】G01R31/08GK103823156SQ201410041394
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】劉亞東, 代杰杰, 盛戈皞, 申文, 胡赟, 江秀臣 申請人:上海交通大學(xué)