本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)傳輸線路故障測(cè)距領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式行波測(cè)距方法。

背景技術(shù)：

目前高壓輸電線路發(fā)生故障時(shí)多采用行波測(cè)距的方法，行波測(cè)距裝置安裝在輸電線路的變電站內(nèi)。發(fā)生線路故障時(shí)，行波會(huì)沿輸電線路分別向前后兩側(cè)傳播，站端的行波測(cè)距裝置采集故障行波電流，然后通過(guò)檢測(cè)故障暫態(tài)電流行波在故障點(diǎn)與母線之間的傳播時(shí)間來(lái)定位故障點(diǎn)。

對(duì)于輸電距離幾百到上千公里的高壓輸電系統(tǒng)，由于線路超長(zhǎng)，在經(jīng)過(guò)平原、水網(wǎng)和高山等不同地形的時(shí)候，行波波阻抗變化很大，行波波速也隨之波動(dòng),信號(hào)衰減顯著。傳統(tǒng)的測(cè)距定位方法采用近似的恒定波速來(lái)計(jì)算故障點(diǎn)的位置，增大了故障定位的誤差?；谡径藱z測(cè)的傳統(tǒng)行波測(cè)距方法在發(fā)生故障時(shí)，測(cè)距誤差經(jīng)常會(huì)超過(guò)1％，對(duì)于1000km線路，誤差有時(shí)達(dá)到10km，考慮到輸電線路途經(jīng)的多樣化的地形和氣候，發(fā)生故障時(shí)查找和維修的難度非常大；特別是高阻接地時(shí)，由于故障信號(hào)小，遠(yuǎn)距離傳輸?shù)秸径说墓收闲盘?hào)衰減顯著，站端行波測(cè)距系統(tǒng)經(jīng)常無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)距，導(dǎo)致故障后要對(duì)上千公里線路進(jìn)行排查，造成了長(zhǎng)時(shí)間停電，經(jīng)濟(jì)損失巨大。

傳統(tǒng)的雙端行波測(cè)距法原理如下：

測(cè)距裝置安裝在相鄰的兩個(gè)變電站a和b中，變電站之間的距離已知為lmn；

某時(shí)刻輸電線路在兩個(gè)變電中間c點(diǎn)發(fā)生了故障，故障初始行波波頭到達(dá)兩側(cè)變電站中母線的時(shí)間分別為tm和tn；

行波波速近似為固定值v，則故障距離可以由以下公式計(jì)算：

lm＝(lmn+v·(tm-tn))/2(1)

ln＝(lmn-v·(tm-tn))/2(2)

由于遠(yuǎn)距離波速變化較大，傳統(tǒng)行波測(cè)距時(shí)測(cè)距精度不能滿足測(cè)距要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種分布式行波測(cè)距方法，本發(fā)明采用非接觸行波采集與分布式行波測(cè)距算法相結(jié)合，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)出故障距離，使電力系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常運(yùn)行。監(jiān)測(cè)終端不再限定安裝于變電站內(nèi)，而是采用分布式安裝、沿輸電線路的桿塔按照一定距離分布，行波波速動(dòng)態(tài)計(jì)算，更接近真實(shí)值，解決目前輸電中行波監(jiān)測(cè)存在的問(wèn)題，保證高阻接地等各種復(fù)雜情況下的測(cè)距精度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種分布式行波測(cè)距方法，包括以下步驟：

(1)按照設(shè)定距離多測(cè)點(diǎn)采集行波故障電壓、電流數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)采集時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)和校正；

(2)根據(jù)故障點(diǎn)外側(cè)2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)行波到達(dá)時(shí)間和檢測(cè)點(diǎn)距離，確定初始行波速度；

(3)根據(jù)初始行波速度、相鄰兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的距離和故障傳播到測(cè)點(diǎn)的時(shí)間，根據(jù)雙端測(cè)距確定故障點(diǎn)的位置。

所述步驟(1)中，測(cè)距裝置按一定距離分布安裝于桿塔，行波測(cè)距裝置攜帶非接觸式傳感器進(jìn)行行波電壓、電流數(shù)據(jù)的采集。

所述步驟(1)中，利用gps同步時(shí)鐘接收裝置進(jìn)行校時(shí)，保證所有測(cè)距裝置的時(shí)鐘都同步。

所述步驟(1)中，輸電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)兩側(cè)的測(cè)距終端把采集到的電流電壓信息和時(shí)間進(jìn)行上傳。

所述步驟(2)中，各測(cè)點(diǎn)測(cè)距裝置的安裝位置和之間的距離是已知固定的，傳輸線路發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)產(chǎn)生的初始行波以速度x沿輸電線路向兩端變電站傳輸，到達(dá)故障點(diǎn)兩側(cè)m端和n端測(cè)點(diǎn)的時(shí)刻分別為tm、tn，繼續(xù)向兩側(cè)傳輸，tx、ty時(shí)刻分別到達(dá)次級(jí)相鄰的監(jiān)測(cè)終端x和y處，以此往外延續(xù)經(jīng)過(guò)nnum個(gè)檢測(cè)裝置，可以分別計(jì)算各個(gè)測(cè)點(diǎn)之間行波速度，使用靠近故障點(diǎn)的兩組測(cè)點(diǎn)來(lái)確定故障點(diǎn)處的平均波速。

所述步驟(2)中，取距離故障點(diǎn)距離最近的兩組測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，求取平均波速。

所述步驟(3)中，初始行波速度確定以后，由故障點(diǎn)c相鄰兩個(gè)監(jiān)測(cè)終端的距離lmn和故障傳播到檢測(cè)終端的時(shí)間tm、tn由雙端測(cè)距計(jì)算出故障點(diǎn)的位置。

一種分布式行波測(cè)距系統(tǒng)，包括多個(gè)行波測(cè)距終端和中心主站，所述行波測(cè)距終端被配置為實(shí)現(xiàn)行波數(shù)據(jù)采集和gps校時(shí)以及數(shù)據(jù)處理、錄波、存儲(chǔ)和遠(yuǎn)傳，輸電線路上任何位置發(fā)生故障時(shí)，兩個(gè)行波測(cè)距終端的初始行波構(gòu)成雙端定位，根據(jù)故障點(diǎn)與相鄰兩個(gè)監(jiān)測(cè)終端的相對(duì)位置來(lái)計(jì)算出故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，行波測(cè)距終端采集故障時(shí)行波數(shù)據(jù)并上傳至中心主站，中心主站完成接收、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)分布式行波算法定位故障點(diǎn)。

所述中心主站匯總各分布式監(jiān)測(cè)裝置故障數(shù)據(jù)，對(duì)輸電系統(tǒng)發(fā)生的各種故障進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位；同時(shí)對(duì)對(duì)分布式監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行管理和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

所述行波測(cè)距終端包括采集行波電壓和電流信號(hào)的行波測(cè)距裝置和gps校時(shí)模塊。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明采用分布式安裝方式，縮短監(jiān)測(cè)距離，解決信號(hào)衰減問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)高阻接地時(shí)的故障定位；無(wú)線接收方式直接測(cè)量行波信號(hào)，避免二次回路對(duì)行波波形的影響。

2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，利用無(wú)線接收原理，測(cè)距終端安裝于桿塔上，與高壓部分無(wú)接觸，無(wú)需停電安裝。

3、本發(fā)明可靠性高、免維護(hù)，終端設(shè)計(jì)考慮復(fù)雜環(huán)境因素，只安裝于桿塔，運(yùn)行無(wú)需人工干預(yù)，免維護(hù)，測(cè)距終端之間可以互為備用。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)的雙端行波測(cè)距法原理。

圖2為本發(fā)明的具體實(shí)施例的原理示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

為解決電力系統(tǒng)傳輸線路中采用傳統(tǒng)行波測(cè)距時(shí)測(cè)距精度不能滿足測(cè)距要求的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種新型分布式結(jié)構(gòu)，采用非接觸行波采集與分布式行波測(cè)距算法相結(jié)合的新方法，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)出故障距離，使電力系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常運(yùn)行。監(jiān)測(cè)終端不再限定安裝于變電站內(nèi)，而是采用分布式安裝、沿輸電線路的桿塔按照一定距離分布，行波波速動(dòng)態(tài)計(jì)算，更接近真實(shí)值，解決目前輸電中行波監(jiān)測(cè)存在的問(wèn)題，保證高阻接地等各種復(fù)雜情況下的測(cè)距精度。

本發(fā)明由兩部分組成：

行波測(cè)距終端和中心主站。行波測(cè)距終端負(fù)責(zé)行波數(shù)據(jù)采集和gps校時(shí)以及數(shù)據(jù)處理、錄波、存儲(chǔ)和遠(yuǎn)傳等功能。輸電線路上任何位置發(fā)生故障時(shí)，兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始行波就能構(gòu)成雙端定位，可以根據(jù)故障點(diǎn)與相鄰兩個(gè)監(jiān)測(cè)終端的相對(duì)位置來(lái)計(jì)算出故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。行波測(cè)距終端采集故障時(shí)行波數(shù)據(jù)并上傳至中心主站，主站完成接收、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，據(jù)分布式行波算法定位故障點(diǎn)；匯總各分布式監(jiān)測(cè)裝置故障數(shù)據(jù)，對(duì)輸電系統(tǒng)發(fā)生的各種故障進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位；同時(shí)對(duì)對(duì)分布式監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行管理和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

測(cè)距方法具體包括：

步驟一：測(cè)距裝置按一定距離分布安裝于桿塔(100km～200km)，行波測(cè)距裝置攜帶非接觸式傳感器進(jìn)行行波電壓、電流數(shù)據(jù)的采集；cpu運(yùn)算塊進(jìn)行初步運(yùn)算處理和錄波；gps同步時(shí)鐘接收裝置進(jìn)行校時(shí)，保證所有裝置的時(shí)鐘都同步。

步驟二：分布式行波測(cè)距裝置采集電壓和電流兩路行波信號(hào)。輸電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)兩側(cè)的測(cè)距終端把采集到的電流電壓信息和時(shí)間文件上傳至主站。

步驟三：數(shù)據(jù)上傳至主站之后，主站根據(jù)接收到的各終端數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式行波算法定位故障和綜合分析：

工頻數(shù)據(jù)采集單元實(shí)時(shí)采集線路的工頻電壓和工頻電流數(shù)據(jù)與故障發(fā)生的時(shí)刻。如下圖2所示，z、x、m、n、y、g點(diǎn)分別為裝有監(jiān)測(cè)終端的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，故障發(fā)生在m和n之間的c點(diǎn)處。

步驟四：計(jì)算故障點(diǎn)處的初始行波速度。各監(jiān)測(cè)終端的安裝位置和之間的距離是已知固定的，傳輸線路發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)c產(chǎn)生的初始行波以速度v沿輸電線路向兩端變電站傳輸，到達(dá)兩側(cè)m端和n端的時(shí)刻分別為tm、tn，繼續(xù)向兩側(cè)傳輸，在tx、ty時(shí)刻分別到達(dá)次級(jí)相鄰的監(jiān)測(cè)終端x和y處，由于檢測(cè)終端之間的距離是已知的，所以初始行波傳輸?shù)乃俣瓤梢杂晒剑?/p>

vx＝lmx/(tx-tm)(4)

vy＝lny/(ty-tn)(5)

初始行波繼續(xù)傳播到達(dá)下一級(jí)相鄰的中斷，直至z和g處，計(jì)算相應(yīng)的波速：

vz＝lzx/(tz-tx)

vg＝lgy/(tg-ty)

……

行波繼續(xù)沿著固定線路向兩側(cè)方向傳播，假定幾次經(jīng)過(guò)nnum個(gè)檢測(cè)裝置，計(jì)算故障點(diǎn)處的行波速度為：

v＝(vx+vy+vz+vg……)/nnum(6)

取理論上距故障點(diǎn)最近的兩段和lnf，nnum＝2lmn，則以波速v計(jì)算如下：

v＝(vx+vy)/2＝lmx/2(tx-tm)+lny/2(ty-tn)(7)

步驟四：初始行波速度確定以后，由故障點(diǎn)c相鄰兩個(gè)監(jiān)測(cè)終端的距離lmn和故障傳播到檢測(cè)終端的時(shí)間tm、tn由雙端測(cè)距的計(jì)算公式(1)和(2)可以計(jì)算出故障點(diǎn)的位置：

式中l(wèi)m、ln為故障點(diǎn)距離m點(diǎn)和n點(diǎn)的距離。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。