本公開涉及基于行波來計算電力傳送系統(tǒng)中的故障位置。更具體地但不排他地，本公開涉及用于基于由參考事件產(chǎn)生的行波來計算故障位置并隨后使用來自參考事件的行波的記錄以識別與不受控事件相關聯(lián)的行波的技術。

附圖簡述

參照附圖對本公開的非限制性和非窮舉性實施例進行了描述，包括本公開的各個實施例，在附圖中：

圖1圖示了與本公開的某些實施例一致的用于檢測傳送線路上的行波并計算故障的位置的雙側系統(tǒng)的線路圖。

圖2a圖示了與本公開的實施例一致的點陣圖，其示出了在相對時間尺度上由在本地終端和遠程終端處監(jiān)測的300英里(483km)長的傳送線路上的故障事件產(chǎn)生的入射行波和反射行波。

圖2b圖示了與本公開的實施例一致的來自圖2a中所圖示的故障的入射行波和反射行波隨時間推移的圖。

圖3a圖示了與本公開的某些實施例一致的用于從一個終端檢測電力傳送系統(tǒng)中的行波并計算故障的位置的系統(tǒng)的線路圖。

圖3b圖示了與本公開的某些實施例一致的在參考事件期間生成的行波的參考列(referencetrain)隨時間推移的曲線圖。

圖4a圖示了與本公開的某些實施例一致的在參考事件期間生成的行波的參考列隨時間推移的概念曲線圖。

圖4b圖示了與本公開的某些實施例一致的在不受控事件期間生成的包括在圖4a中匹配的多個行波的一列行波隨時間推移的概念曲線圖。

圖4c圖示了與本公開的某些實施例一致的其中選擇性地丟棄圖4a和圖4b中所圖示的匹配的行波并識別出不匹配的行波隨時間推移的曲線圖。

圖4d圖示了與本公開的某些實施例一致的在參考事件期間生成的行波的參考列的實際測量結果。

圖4e圖示了與本公開的實施例一致的在不受控事件期間生成的包括在圖4d中匹配的多個行波的一列行波的實際測量結果。

圖5圖示了與本公開的某些實施例一致的用于檢測電力傳送系統(tǒng)中的行波并計算故障位置的方法。

圖6圖示了與本公開的某些實施例一致的用于檢測電力傳送系統(tǒng)中的行波并計算故障位置的另一方法。

圖7圖示了與本公開的某些實施例一致的用于使用行波來檢測故障并估計故障位置的系統(tǒng)的功能框圖。

詳細描述

行波故障定位(twfl)系統(tǒng)在專用故障定位裝備中是市售的，或作為被包括在某些數(shù)字故障記錄儀中的附加功能。加拿大和美國的一些電力公用事業(yè)公司使用在公用事業(yè)公司內(nèi)開發(fā)的twfl系統(tǒng)以供內(nèi)部使用。twfl系統(tǒng)通常通過分析由于故障引起的電流或電壓波形圖(也被稱為事件報告)以事后剖析(post-mortem)方式提供故障位置信息。故障位置可使用來自傳送線路的一個終端或所有終端的波形圖來估計。多終端twfl系統(tǒng)根據(jù)協(xié)調(diào)世界時使用具有它們相應的時間戳的電流樣本或電壓樣本來簡化計算。這些系統(tǒng)從傳送線路終端獲取事件，并使用運行軟件的通用計算機來確定故障的位置。

如今，大多數(shù)線路保護繼電器使用基于阻抗的算法實時提供故障位置估計。這些算法使用本地的電壓信息和電流信息和/或來自遠程終端的電流信息和電壓信息。當使用來自兩個終端的信息時，基于阻抗的故障位置估計的準確度可在1.5％以內(nèi)。該準確度可以是線路長度的函數(shù)。在大多數(shù)應用中，該準確度足以迅速地定位在長度為20英里或更短的線路中的故障。然而，對于長的線路(例如，150英里長或更長)來說，該準確度可能是不夠的。因此，公用事業(yè)公司可選擇使用專用的twfl系統(tǒng)。twfl系統(tǒng)的準確度不必是線路長度的函數(shù)，并且通常在±0.2英里以內(nèi)。twfl系統(tǒng)也適用于串聯(lián)補償線路，而基于阻抗的故障定位算法可能不太適用于這樣的應用。出于以上原因，業(yè)內(nèi)需要具有內(nèi)置twfl能力的保護繼電器。

twfl系統(tǒng)的一個局限性在于，當故障位置處的故障前電壓為零時，故障可能不會生成可檢測的高頻行波。在這些情況下，基于阻抗的故障定位方法仍然可定位故障。因此，為了收集關于行波的數(shù)據(jù)，可采用連續(xù)監(jiān)測。根據(jù)一些實施例，包括twfl系統(tǒng)，可并入到連續(xù)監(jiān)測傳送線路的保護繼電器中。根據(jù)本文中所公開的一些實施例，可實現(xiàn)的另一好處是當存在內(nèi)部線路故障時計算出故障位置，從而避免了對外部事件的滋擾的故障定位報警。可實現(xiàn)的另外的好處是，保護繼電器可應用于具有雙斷路器的終端，并且當其中一個斷路器停止工作時提供故障位置信息。

相較于使用阻抗測量的方法的10個或20個跨度，使用行波(tw)的故障定位可用于以1-2個塔跨度的范圍內(nèi)的準確度來準確識別故障。在雙端tw故障定位中，波在兩端處的到達時間以公共時間參考來測量，并使用方程1一起用于計算故障位置。

其中：

l是線路長度。

tl是tw在l處的到達時間。

tr是tw在r處的到達時間。

v是tw的傳播速度。

該方法利用了數(shù)字通信和基于衛(wèi)星的時間同步的經(jīng)濟和廣泛可用的技術。最近，針對關鍵基礎設施設計的數(shù)字通信設備獨立于全球定位系統(tǒng)(gps)提供了廣域網(wǎng)上的絕對時間。

與本公開一致的用于使用行波來確定故障位置的另一個tw故障定位方法使用來自線路的一端的tw信息，并消除了對精確的相對定時和通信的需要。為了估計故障位置，該單端故障定位技術使用了第一到達的tw與來自故障的連續(xù)反射之間的時間差。

與單端故障位置確定相關聯(lián)的一個挑戰(zhàn)是識別來自故障的反射波，并忽略/丟棄來自相鄰的站、抽頭位置和其他不連續(xù)點，包括位于鄰近裝備中的測量點后面的那些位置的反射波。如果高保真電壓測量結果不可用，則這是非常具有挑戰(zhàn)性的，因此防止了該方法檢測tw的方向性(即，確定給定的tw是來自測量點的前面還是測量點的后面)。

為了解決排除來自相鄰的站、抽頭位置和其他不連續(xù)點的反射的挑戰(zhàn)，本公開的各個實施例可利用在參考事件期間捕獲的波的參考列。在各個實施例中，參考事件可包括線路通電、外部故障、自動重合閘(無故障)、外部切換、并聯(lián)電抗器或電容器組通電等。參考事件可能是計劃事件(例如，線路通電)或非計劃事件(例如，外部故障)。然后，在參考事件期間生成的一列行波以及故障期間捕獲的tw可用于使用本文中所公開的系統(tǒng)和方法來計算故障位置。

通過參照附圖最好地理解本公開的實施例，其中類似的部件自始至終由類似的數(shù)字表示。將容易理解的是，如在本文中的附圖中一般性地描述和圖示的，所公開的實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，本公開的系統(tǒng)和方法的實施例的以下詳細描述不旨在限制本公開所要求保護的范圍，而是僅代表本公開的可能實施例。另外，除非另有說明，方法的步驟不一定需要按照任何特定的順序執(zhí)行或甚至順序地執(zhí)行，也不需要僅執(zhí)行一次步驟。

在一些情況下，眾所周知的特征、結構或操作沒有被詳細示出或描述。此外，所描述的特征、結構或操作可以以任何合適的方式組合在一個或更多個實施例中。還將容易理解的是，如在本文中的附圖中一般性地描述和圖示的實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

所描述的實施例的幾個方面將被圖示為軟件模塊或組件。如本文中所使用的，軟件模塊或組件可包括位于存儲設備內(nèi)和/或作為電子信號通過系統(tǒng)總線或者有線或無線網(wǎng)絡來傳輸?shù)娜魏晤愋偷挠嬎銠C指令或計算機可執(zhí)行代碼。例如，軟件模塊或組件可包括計算機指令的一個或更多個物理塊或邏輯塊，其可被組織為執(zhí)行一個或更多個任務或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結構等。

在某些實施例中，特定的軟件模塊或組件可包括被儲存在存儲設備的不同位置中的不同指令，其共同實現(xiàn)所描述的模塊功能。事實上，模塊或組件可包括單指令或許多指令，并且可分布在幾個不同的代碼段上、不同的程序之間、以及跨幾個存儲設備分布。一些實施例可在分布式計算環(huán)境中實踐，其中任務由通過通信網(wǎng)絡鏈接的遠程處理設備執(zhí)行。在分布式計算環(huán)境中，軟件模塊或組件可位于本地和/或遠程存儲器儲存設備中。另外，在數(shù)據(jù)庫記錄中綁定或呈現(xiàn)在一起的數(shù)據(jù)可駐留在相同的存儲設備中或跨幾個存儲設備駐留，并且可跨網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)庫中的記錄字段中鏈接在一起。

實施例可作為計算機程序產(chǎn)品提供，包括具有在其上所儲存的指令的非暫時性計算機和/或機器可讀介質(zhì)，該指令可用于給計算機(或其他電子設備)編寫程序以執(zhí)行本文中所描述的過程。例如，非暫時性計算機可讀介質(zhì)可儲存指令，當該指令由計算機系統(tǒng)的處理器執(zhí)行時，使處理器執(zhí)行本文中所公開的某些方法。非暫時性計算機可讀介質(zhì)可包括但不限于硬盤驅(qū)動器、軟盤、光盤、cd-rom、dvd-rom、rom、ram、eprom、eeprom、磁卡或光卡、固態(tài)存儲設備、或適用于儲存電子指令和/或處理器可執(zhí)行指令的其他類型的媒介/機器可讀介質(zhì)。

圖1圖示了與本公開的某些實施例一致的用于檢測導體106上的行波并計算故障的位置的雙側系統(tǒng)100的線路圖。在各個實施例中，導體106可以是一個均勻/均質(zhì)的導體、具有多個抽頭的一個均勻/均質(zhì)的導體、或均勻/均質(zhì)的導體的可以是高架或地下或二者的多個節(jié)段。系統(tǒng)100可包括生成系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)、分配系統(tǒng)和/或類似的系統(tǒng)。系統(tǒng)100包括諸如連接兩個節(jié)點的傳送線路的導體106。盡管為了簡單起見以單線路形式來圖示，但系統(tǒng)100可以是多相系統(tǒng)，諸如三相電力輸送系統(tǒng)。系統(tǒng)100由系統(tǒng)的兩個位置處的ied102和104監(jiān)測，但其他的ied也可用于監(jiān)測系統(tǒng)的其他位置。與本公開一致的各個實施例可用在單端系統(tǒng)或徑向系統(tǒng)中。

ied102和104可分別使用電流互感器(ct)116和120獲取電力系統(tǒng)信息。在其它實施例中，電勢互感器(pt)也可用于確定導體106上的電壓。ied102和104可從公共時間源110接收公共時間信息。根據(jù)一個實施例，ied102和104可被實現(xiàn)為線路電流差動繼電器(例如，可從華盛頓州普爾曼市的史懷哲(schweitzer)工程實驗室(sel)獲得的型號sel-411l)。

公共時間源110可以是能夠向ied102和104中的每個傳遞公共時間信號的任何時間源。公共時間源的一些示例包括傳遞與irig對應的時間信號的諸如全球定位系統(tǒng)(gps)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)、wwvb或wwv系統(tǒng)、諸如與ieee1588精確時間協(xié)議對應的基于網(wǎng)絡的系統(tǒng)和/或類似的系統(tǒng)。根據(jù)一個實施例，公共時間源110可包括衛(wèi)星同步時鐘(例如，可從sel獲得的型號sel-2407)。此外，應當注意，每個ied102、104可與單獨的時鐘(諸如衛(wèi)星同步時鐘)進行通信，其中每個時鐘給每個ied102、104提供公共時間信號。公共時間信號可得自gnss系統(tǒng)或其他時間信號。

數(shù)據(jù)通信信道108可允許ied102和104除其他之外還交換與行波有關的信息。根據(jù)一些實施例，基于公共時間源110的時間信號可使用數(shù)據(jù)通信信道108被分配到ied102和104和/或它們之間。數(shù)據(jù)通信信道108可以以各種媒介實施，并可使用各種通信協(xié)議。例如，數(shù)據(jù)通信信道108可使用諸如同軸電纜、雙絞線、光纖等的物理媒介來實施。此外，數(shù)據(jù)通信信道108可使用諸如以太網(wǎng)、sonet、sdh等的通信協(xié)議，以便傳遞數(shù)據(jù)。根據(jù)一個具體實施例，通信信道108可被實現(xiàn)為64kbps雙向通信信道。在另外的實施例中，數(shù)據(jù)通信信道108可以是利用任何合適的無線通信協(xié)議的無線通信信道(例如，無線電通信信道)。

兩端故障定位方法(其在本文中可被稱為d型法)可使用在兩個終端處所捕獲的行波之間的時間差連同線路長度和波的傳播速度來計算故障位置。在線路終端處的測量設備檢測行波并使用公共時間參考(例如，irig-b或ieee1588)對波的到達進行時間戳記。在某些實施例中，使用方程1來計算到故障位置的距離(m)。

傳統(tǒng)上，這些解決方案使用訪問波到達時間和估計故障位置的主站。最近，裝備有行波故障定位功能的線路繼電器可交換波的到達時間、計算故障位置并使故障位置在繼電器處可用。使用d型法的關鍵好處之一是其簡單性和對反射波的免疫性。

圖2a圖示了與本公開的某些實施例一致的點陣圖200，該點陣圖示出了由故障引起的入射行波和反射行波。在所圖示的實施例中，故障位于距離300英里(483km)長的線路上的第一終端50英里(80km)的點m處。由故障觸發(fā)的入射波在時間tl50到達終端l，并在時間tr250到達終端r。d型方法可以使用tl50和tr250來計算故障位置，而忽略所有其他波。

圖2b圖示了與本公開的實施例一致的來自圖2a中所圖示的故障的入射行波和反射行波隨時間推移的圖。如圖所示，反射行波的幅度隨著每次反射而減小。在終端l和終端r兩處接收的數(shù)據(jù)樣本的時間對準允許對來自兩個終端的入射波和反射波進行比較。

單端故障定位方法(其在本文中也被稱為a型故障定位方法)使用第一到達的行波和來自故障或遠程終端的隨后反射波之間的時間差。a型方法不依賴于到遠程終端的通信信道。然而，挑戰(zhàn)在于識別和選擇適當?shù)姆瓷洳ā?/p>

反射波的極性、幅度和到達時間可用于識別來自故障或遠程終端的反射波并計算故障位置。在l終端處，a型方法可使用圖2b中標記為tl50和tl150的點來計算故障位置，同時忽略其他波和反射波。在某些實施例中，到故障位置的距離(m)可利用使用方程2的a型方法來計算。

其中：tl2是來自故障的第一反射波在l終端處的到達時間；

tl1是來自故障的初始前波在l終端處的到達時間；以及

v是波的傳播速度。

某些實施例可進一步利用基于阻抗的方法來提供對故障位置的估計。術語“基于阻抗的故障定位”是指使用電壓和電流的相量來確定故障位置的任何方法。某些實施例可利用具有接近電力系統(tǒng)基頻的有用帶寬的帶通濾波信號。

以基于阻抗的方法為基礎對故障位置的估計可用于建立關于由故障定位系統(tǒng)所使用的反射波和/或測量結果的驗證標準。單端或雙端的基于阻抗的故障定位器使用電壓和電流的測量結果以及正序和零序的源阻抗z0和z1來計算故障位置。阻抗估計系統(tǒng)可精確到線路長度的百分之幾(例如，大約0.5％到2％)以內(nèi)。使用根據(jù)基于阻抗的方法的對故障位置的估計，可確定從故障和遠程線路終端反射的波的近似間隔。在其他實施例中，雙側或基于阻抗的故障定位方法可用于識別來自故障的反射波。

使用來自兩個或更多個終端的信息的故障定位系統(tǒng)除其他之外還可能得益于：(1)可靠地進行通信，以及(2)準確地對在不同位置處接收到的測量結果進行時間戳記。在某些情況下，由于gps時鐘和天線的問題、差的天氣狀況、gps欺騙或干擾，因此精確的定時可能是不可用的。由于光纖電纜或通信設備的問題或任何其他網(wǎng)絡中斷(諸如維修停用狀態(tài))，通信信道可能會丟失。無法在任一線路終端處使用精確時間或無法進行通信都可能會使雙端方法無法使用。同時，每個twfl設備對定時和通信兩者的可用性和質(zhì)量進行監(jiān)測。在檢測到兩種使能技術中的任一種中的問題時，與本公開一致的故障檢測系統(tǒng)可以能夠回退到單端twfl方法中(即，使用方程2來代替方程1)。

單端twfl方法具有其自己的挑戰(zhàn)，這可能是由于解決如前所述的多個反射波(參見圖1)而引起的，但并不一定要求多個twfl設備之間的絕對定時或多個twfl設備之間的通信。twfl設備的內(nèi)部時鐘可能精確到足以在線路終端處的反射波之間提供正確的定時信息。這些時間可能不必參考任何公共時基，因此單端方法可不顧及任何外部時間信號運作。單端方法可由基于阻抗的方法來支持，以幫助解決多個反射波的問題，而無需使用來自遠程終端的測量結果。

圖3a圖示了與本公開的某些實施例一致的用于檢測電力傳送系統(tǒng)中的行波并計算故障的位置的系統(tǒng)300的線路圖。系統(tǒng)300可包括生成系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)、分配系統(tǒng)和/或類似的系統(tǒng)。系統(tǒng)300包括諸如連接兩個節(jié)點的傳送線路的導體306。盡管為了簡單起見以單線路形式來圖示，但系統(tǒng)300可以是多相系統(tǒng)，諸如三相電力輸送系統(tǒng)。系統(tǒng)300由在該系統(tǒng)的一個位置處的ied302監(jiān)測。

ied302可使用電流互感器316監(jiān)測導體306中的電流，以獲取電力系統(tǒng)信息。在與本公開一致的一些實施例中，對行波的檢測可在不參考傳送線路上的電壓的情況下監(jiān)測流經(jīng)傳送線路的電流來完成。當然，在其他實施例中，可對電壓和電流兩者的測量結果進行分析以檢測行波。

ied302可從時間源310接收時間信息。在一些實施例中，時間源可在ied302的內(nèi)部。時間源310可以是能夠?qū)⒐矔r間信號傳遞到ied302的任何時間源。ied302還可與斷路器318進行通信。斷路器318可選擇性地中斷電流通過導體306的流動。多個抽頭310、312和314可以與導體306電連通。多個抽頭310、312、314可能會引起行波在導體306上的反射。在其他實施例中，除了抽頭之外，各種類型的不連續(xù)點可能會引起額外的反射。

在某些實施例中，ied302可被配置為記錄參考事件諸如線路306的通電之后的反射波。與參考事件相關聯(lián)的反射波可被稱為參考列。在各個實施例中，反射波可被儲存為數(shù)字表示或模擬表示。

圖3b圖示了與本公開的某些實施例一致的在參考事件期間生成的行波的參考列隨時間推移的曲線圖。如圖所示，參考列可包括分別與抽頭310、312和314對應的反射320、322和324。盡管在具體圖示的實施例中的反射對應于抽頭，但在其他實施例中，與導體306電連通的其它類型的不連續(xù)點可能會引起類似的反射。

圖4a圖示了與本公開的某些實施例一致的在參考事件期間生成的行波的概念性參考列隨時間推移的曲線圖。參考波包括與傳送線路上的三個不連續(xù)點相關聯(lián)的多個反射波。在一些實施例中，不連續(xù)點可對應于傳送線路上的多個抽頭或其他類型的不連續(xù)點(例如，高架和地下的線路段之間的過渡段)。

圖4b圖示了在不受控事件期間生成的包括多個行波的概念的行波列隨時間推移的曲線圖。圖4b中的曲線圖基于多個匹配的波與圖4a的參考列對準。如圖4c所示，可選擇性地丟棄圖4a和圖4b中所圖示的匹配的行波，以便于識別一個或更多個不匹配的行波。不匹配的行波可能對應于不受控事件，諸如傳送線路上的故障。如可認識到的是，圖4a的參考波列可用于在諸如故障的不受控事件和可能引起行波的其它不連續(xù)點之間進行區(qū)分。如上所述，在具有多個抽頭的傳送線路上識別來自故障的正確反射波是挑戰(zhàn)性的任務。各種信號處理技術可用于將圖4a中所示的參考列與圖4b中所示的波形對準。這樣的技術也可用于識別不匹配的行波，例如，與初始波前信號的相關性。

可使用圖4a和圖4b中所示的不匹配的行波來確定到非計劃事件的起因的距離。在一個實施例中，位置可使用方程3來確定。

其中：

t波是第一到達的tw的到達時間。

t反射是反射的tw的到達時間。

v是tw的傳播速度。

圖4d圖示了與本公開的某些實施例一致的在參考事件期間生成的行波的參考列的實際測量結果。圖4e圖示了在不受控事件期間生成的包括在圖4d中匹配的多個行波的一列行波的實際測量結果。圖4d和圖4e圖示了五組匹配的行波。雖然匹配的行波在各種特性(例如，振幅、振蕩頻率、持續(xù)時間等)上不同，但是匹配的行波發(fā)生的時間緊密相關。在一些實施例中，可采集多個參考列并對其進行分析，以更清楚地識別特定傳送線路上的靜態(tài)反射點。

在其他實施例中，在圖4a-圖4c中以圖形方式圖示的過程可以以數(shù)字或表格的格式實現(xiàn)。在一個示例中，可生成列出在參考事件期間與已知的反射源(例如，抽頭、末端、不連續(xù)點等)相關聯(lián)的時間的表。時間可被表示為來自第一波的時間。例如，表1可示出列出了與傳送線路的生成行波的幾個已知特征相關聯(lián)的時間的表。

基于與已知反射波相關聯(lián)的信息，諸如表1中所示的信息，在發(fā)生不受控事件時，系統(tǒng)可排除對應于已知反射波的反射波。因此，可識別出與不受控事件相關聯(lián)的行波，并可確定到不受控事件的位置的距離。

在一些實施例中，可針對多個參考事件記錄和儲存與已知源相關聯(lián)的反射波的多個表或其他表示。從多個參考事件生成的數(shù)據(jù)可用于細化與已知源相關聯(lián)的反射波。此外，與已知源相關聯(lián)的反射波的多個表或其他表示可在不同的位置處生成。在不受控事件(諸如，故障)的情況下，可對在不同位置處接收的行波進行分析，以估計不受控事件的位置。

在一些實施例中，用戶可被準許手動輸入涉及一些或所有已知的反射源的信息。例如，用戶可輸入到多個抽頭、站、末端等的已知距離?；谠撔畔ⅲ瑢崿F(xiàn)與本公開一致的系統(tǒng)和方法的ied可計算來自已知源的反射波的預期到達時間，以在來自已知源的反射波和由不受控事件生成的反射波之間進行區(qū)分。

圖5圖示了與本公開的某些實施例一致的用于檢測電力傳送系統(tǒng)中的行波并計算故障的位置的方法500。在502，可在參考事件期間測量行波的參考列。在各個實施例中，參考事件可以是傳送線路的通電事件。當傳送線路被通電時，行波可從傳送線路上的各種特征反射。這種特征可包括抽頭、站、末端等。

在504處，可儲存參考列的表示。在一些實施例中，該表示可包括電流測量結果的數(shù)字或模擬表示。在其他實施例中，該表示可包括列出與各種反射源相關聯(lián)的信息的表。這樣的表可包括與從參考事件到檢測到第一行波的時間有關的信息。隨后接收的行波可以根據(jù)接收到行波之前的附加時間來表示。

在506，可針對行波而監(jiān)測傳送線路，并在508，可確定是否有任何行波源自不受控事件。方法500可繼續(xù)監(jiān)測傳送線路，直到檢測到來自不受控事件的行波。不受控事件可指在電力分配系統(tǒng)中產(chǎn)生行波的故障或其它事件。

在510，可識別參考列中的多個公共行波和來自不受控事件的行波，并在512，所識別的多個公共行波可用于將參考列和來自不受控事件的行波進行對準。本領域的技術人員已知的各種信號處理技術可用于將參考列和表示來自不受控事件的行波的信號相關聯(lián)。

在514，可識別由不受控事件生成的不匹配的行波。在一些實施例中，識別不匹配的行波可通過選擇性地丟棄多個公共行波來實現(xiàn)。在一些實施例中，參考列中的多個行波中的每個可用于設置排除范圍，以補償可能使行波失真的諸如色散的影響。

在516，不受控事件的位置可基于不匹配的行波來確定。在一些實施例中，可識別多個不匹配的行波。在一些情況下，這樣的波可能與源自不受控事件的多個反射波相關聯(lián)。

圖6圖示了與本公開的某些實施例一致的用于檢測電力傳送系統(tǒng)中的行波并計算故障的位置的另一方法600。在602，可生成多個靜態(tài)反射點的記錄。在各個實施例中，記錄可自動生成，或者可由系統(tǒng)的操作者手動輸入。在一些實施例中，記錄可在諸如傳送線路的通電的參考事件期間生成。在其中記錄由用戶全部或部分地生成的實施例中，抽頭、站、末端等的位置可基于特定系統(tǒng)的拓撲結構來輸入。

在604，可針對行波監(jiān)測傳送線路，并在606，可確定是否有任何行波源自不受控事件。方法600可繼續(xù)監(jiān)測傳送線路，直到檢測到來自不受控事件的行波。不受控事件可指在電力分配系統(tǒng)中產(chǎn)生行波的故障或其它事件。

在608，可基于記錄來識別多個檢測到的行進波的子集。在一些實施例中，記錄可提供表示行波從已知反射點反射的時間的時間差的指示。在這樣的實施例中，對多個波的識別可能只是識別其中期望來自已知反射點的反射波的時間段。

在610，多個波的子集可與多個靜態(tài)反射點相匹配。通過將檢測到的行波與已知的反射點進行匹配，可將匹配的行波排除在進一步分析之外，以確定不受控事件的位置。識別由不受控事件生成的行波可通過排除與已知的反射點相關聯(lián)的行波得以簡化。

在612，可識別由不受控事件生成的不匹配的行波，并在614，可基于不匹配的行波來確定不受控事件的位置。

圖7圖示了與本公開的某些實施例一致的用于使用行波來檢測故障并估計故障位置的系統(tǒng)700的功能框圖。在某些實施例中，系統(tǒng)700可包括ied系統(tǒng)，該ied系統(tǒng)尤其被配置為使用行波檢測故障并估計故障的位置。系統(tǒng)700可使用硬件、軟件、固件和/或其任何組合在ied中實現(xiàn)。此外，本文中所描述的某些組件或功能可與其他設備相關聯(lián)或通過其他設備執(zhí)行。具體圖示的配置僅表示與本公開一致的一個實施例。

ied700包括被配置為與其他ied和/或系統(tǒng)設備進行通信的通信接口716。在某些實施例中，通信接口716可促進與另一ied直接進行通信或通過通信網(wǎng)絡與另一ied進行通信。通信接口716可促進與多個ied進行通信。ied700還可包括時間輸入端712，其可用于接收允許ied700對所采集的樣本施加時間戳的時間信號(例如，公共時間參考)。在某些實施例中，公共時間參考可經(jīng)由通信接口716來接收，因此，對于時間戳記和/或同步操作來說，可能不需要單獨的時間輸入端。一個這樣的實施例可采用ieee1588協(xié)議。受監(jiān)測的裝備接口708可被配置為從一件受監(jiān)測的裝備(譬如電路斷路器、導體、變壓器等)接收狀態(tài)信息，并向其發(fā)出控制指令。

處理器724可被配置為對經(jīng)由通信接口716、時間輸入端712和/或受監(jiān)測的裝備接口708接收的通信進行處理。處理器724可使用任意數(shù)量的處理速率和處理架構來操作。處理器724可被配置為執(zhí)行本文中所描述的各種算法和計算。處理器724可被實施為通用集成電路、專用集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列和/或任何其他合適的可編程邏輯設備。

在某些實施例中，ied700可包括傳感器組件710。在所圖示的實施例中，傳感器組件710被配置為從諸如導體(未示出)的裝備直接收集數(shù)據(jù)，并且可使用例如變壓器702和714以及a/d轉換器718，其可對經(jīng)濾波的波形進行采樣和/或數(shù)字化，以形成被提供給數(shù)據(jù)總線742的相應數(shù)字化的電流信號和電壓信號。電流(i)和電壓(v)輸入可以是來自諸如ct和vt的儀表變壓器的次級輸入。a/d轉換器718可包括用于每個輸入信號的單獨的a/d轉換器或單一的a/d轉換器。電流信號可包括來自三相電力系統(tǒng)的每個相的單獨的電流信號。a/d轉換器718可通過數(shù)據(jù)總線742連接到處理器724，電流信號和電壓信號的數(shù)字化表示可通過該數(shù)據(jù)總線742被傳輸?shù)教幚砥?24。在各種實施例中，數(shù)字化電流信號和電壓信號可用于計算電力線路上的故障的位置，如本文所述。數(shù)據(jù)總線742可鏈接受監(jiān)測的裝備接口708、時間輸入端712、通信接口716以及多個附加子系統(tǒng)。

通信子系統(tǒng)可被配置為允許ied700經(jīng)由通信接口716與各種外部設備中的任一個進行通信。通信子系統(tǒng)732可被配置為使用各種數(shù)據(jù)通信協(xié)議(例如，以太網(wǎng)、iec61850等)進行通信。

故障檢測器和事件記錄儀子系統(tǒng)734可收集行波電流的數(shù)據(jù)樣本。該數(shù)據(jù)樣本可與時間戳相關聯(lián)，并且使其可用于檢索和/或經(jīng)由通信接口716傳輸?shù)竭h程ied。由于行波是在電力輸送系統(tǒng)中迅速消散的瞬態(tài)信號，因此可對它們進行實時測量和記錄。根據(jù)一個實施例，故障檢測器和事件記錄儀734可選擇性地儲存和檢索數(shù)據(jù)，并且可使該數(shù)據(jù)可用于進行進一步處理。

行波檢測子系統(tǒng)744可檢測行波并記錄與檢測到的行波相關聯(lián)的數(shù)據(jù)值(例如，極性、峰值振幅、斜率、波到達等)。

故障位置估計子系統(tǒng)746可被配置為基于對與行波有關的數(shù)據(jù)的分析來估計故障位置。根據(jù)各個實施例，故障位置估計子系統(tǒng)746可依賴于一種或更多種方法來計算故障的位置。故障位置估計子系統(tǒng)746可被配置為依賴于本文描述的故障檢測技術。故障位置估計模塊746可被配置為利用來自兩個終端的信息，如果這樣的信息是可用的話，或使用僅來自一個終端的信息來估計故障位置。

故障位置估計子系統(tǒng)746可利用與已知不連續(xù)點有關的信息來識別故障的位置。具體地，故障位置估計子系統(tǒng)746可被配置為存儲在參考事件期間生成的行波的參考列和/或生成已知不連續(xù)點的記錄。當對多個行波進行分析時，故障位置估計子系統(tǒng)746可被配置為丟棄由已知不連續(xù)點生成的行波。在一個實施例中，故障定位子系統(tǒng)746可被配置為整體或部分地基于來自操作者的指示到已知不連續(xù)點的距離的輸入來計算參考列。

雖然已經(jīng)圖示并描述了本公開的特定實施例和應用，但是應理解的是，本公開不限于本文中所公開的精確配置和組件。例如，本文中所描述的系統(tǒng)和方法可應用于工業(yè)電力輸送系統(tǒng)或在船或石油平臺中實施的電力輸送系統(tǒng)，其可不包括高壓電源的長距離傳送。此外，本文中所描述的原理還可用于保護電氣系統(tǒng)免于過頻狀況，其中電力生成將被切斷而不是加載，以降低對系統(tǒng)的影響。因此，在不脫離本公開的基本原理的情況下，可以對上述實施例的細節(jié)進行許多改變。因此，本發(fā)明的范圍應僅由以下權利要求限定。