一種基于故障行波沿線分布特性的含upfc線路單端行波測(cè)距方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于故障行波沿線分布特性的含UPFC線路單端行波測(cè)距方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。分別由量測(cè)端高速采集裝置獲得量測(cè)端故障電流行波數(shù)據(jù)，并利用相鄰健全線路電流行波和波阻抗來(lái)構(gòu)造電壓行波；其次，通過(guò)含故障相的相模變換運(yùn)算來(lái)獲取線模電壓行波和線模電流行波；再次，根據(jù)線模電流和線模電壓，沿線計(jì)算步長(zhǎng)取0.1m，應(yīng)用貝杰龍傳輸方程計(jì)算電壓和電流行波突變的沿線分布；最后，于量測(cè)端在時(shí)窗內(nèi)，對(duì)行波突變?nèi)〗^對(duì)值再進(jìn)行積分可獲取測(cè)距函數(shù)fMuI(x)、fMuII(x)、fNuI(x)和fNuII(x)，并根據(jù)測(cè)距函數(shù)沿線突變分布規(guī)律實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于故障行波沿線分布特性的含UPFC線路單端行波測(cè)距 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于故障行波沿線分布特性的含UPFC線路單端行波測(cè)距方法，屬 于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)是由兩個(gè)背靠背的變流器通過(guò)一個(gè)直流儲(chǔ)能大電容連接 起來(lái)的裝置，是一種理想的AC到AC的變流器結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)，有功功率可以在兩個(gè)變流 器的交流側(cè)之間沿任何一個(gè)方向流動(dòng)，同時(shí)兩個(gè)完全相同的變流器也可以在自己的交流輸 出端獨(dú)立地吸收或發(fā)出無(wú)功功率。由圖10-103可知，UPFC元件通過(guò)變壓器1并聯(lián)接入系統(tǒng)， UPFC元件通過(guò)變壓器2串聯(lián)接入系統(tǒng)。UPFC通過(guò)串聯(lián)在線路中的變壓器1給輸電線路注入了 幅值和相角可變的電壓，可以看作是線路中串聯(lián)一個(gè)同步交流電壓源和電感;UPFC與線路 并聯(lián)，可作為獨(dú)立地與電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功交換，相當(dāng)于一個(gè)STATC0M，調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的電壓。由于線路 中含有補(bǔ)償裝置就破壞了輸電線全線阻抗的均勻性，因此采用基于工頻量的單端阻抗法進(jìn) 行測(cè)距，往往不能獲得正確的故障位置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種基于故障行波沿線分布特性的含UPFC線路 單端行波測(cè)距方法，用以解決上述問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于故障行波沿線分布特性的含UPFC線路單端行波測(cè) 距方法，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，首先，分別由量測(cè)端M和量測(cè)端N高速采集裝置獲得量測(cè)端M和 量測(cè)端N故障電流行波數(shù)據(jù)，并利用相鄰健全線路電流行波和波阻抗來(lái)構(gòu)造電壓行波；其 次，通過(guò)含故障相的相模變換運(yùn)算來(lái)獲取線模電壓行波和線模電流行波;再次，根據(jù)線模電 流和線模電壓，沿線計(jì)算步長(zhǎng)取〇.lm，應(yīng)用貝杰龍傳輸方程計(jì)算電壓和電流行波突變的沿 線分布;最后，于量測(cè)端M和量測(cè)端N，在[to，t0+ll/(2v) ]、[t0+ll/(2v)，to+ll/v]、[to, t0+l2/ (2v)]和[tQ+l2/(2V)，t Q+l2/V]時(shí)窗內(nèi)，對(duì)行波突變?nèi)〗^對(duì)值再進(jìn)行積分可獲取測(cè)距函數(shù) f MuI(X)、fMun(X)、fNuI(x)和f NuII(x)，并根據(jù)測(cè)距函數(shù)沿線突變分布規(guī)律實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距。
[0005] 具體步驟為：
[0006] 第一步、讀取行波數(shù)據(jù)：
[0007] 由量測(cè)端M和量測(cè)端N高速采集裝置獲得的量測(cè)端故障電流行波數(shù)據(jù)，并截取故障 初始行波到達(dá)前l(fā)/(2v)時(shí)窗長(zhǎng)度和故障初始行波到達(dá)后1/V時(shí)窗長(zhǎng)度，即總共1.51/v時(shí)窗 長(zhǎng)度的行波數(shù)據(jù)；
[0008] 第二步、利用相鄰健全線路電流行波和波阻抗來(lái)構(gòu)造電壓行波，即：
[0009] UM=ikXZc (1)
[0010] 式⑴中um為量測(cè)端電壓，ik為最長(zhǎng)健全線路量測(cè)端電流，Z。為線路波阻抗；
[0011] 第三步、計(jì)算方向行波沿線路分布：
[0012]根據(jù)步驟(1)和步驟(2)得到的電流行波和電壓行波，利用貝杰龍公式計(jì)算在[to， to+1/v]時(shí)窗長(zhǎng)度電壓行波和電流行波沿線分布，其中to為故障初始行波到達(dá)量測(cè)端的時(shí)刻 即：
[0015]式中，下標(biāo)s表示模量，s = l，2. ? ?，um,s為量測(cè)端線模電壓，iM,s為量測(cè)端線模電流， x為離開(kāi)量側(cè)端的距離，rs單位長(zhǎng)度的線模電阻，Z。, s為線模波阻抗，vs線模波速度；
[0016]第四步、計(jì)算正向行波與反向行波：
[0017] 正向電壓行波為：
[0018] u+x,s= (ux,s+Zc,six,s)/2 (4)
[0019] 反向電壓行波為：
[0020] u-x，s= (Ux，s-Zc，six，s)/2 (5)
[0021] u+x,s為距離量測(cè)端x處的正向行波，iTx, s為距離量測(cè)端為x處的反向行波，Ux,s為距 離量測(cè)端X處的電壓行波，ix, s為距離量測(cè)端X處的電流行波；
[0022]第五步、提取正向行波和反向行波的突變：
[0023]首先，采用式(6)和(7)差分運(yùn)算得到
[0024] (象"4，)和~-》-(，)；
[0025] cAt_ut (r) = [<i(?)-<i(?-A/)]/Ar 鱗
[0026] cJit ir (t) = [u^(t)-u^(t-At)]/At U)
[0027] (0為正向行波的差分結(jié)果，c,⑴為反向行波的差分結(jié)果。A t為采樣間隔； [0028]其次，計(jì)算差分結(jié)果cdlf在一段時(shí)間的能量S2u (x，t)，即：
[0029] 講
[0030] V(^0= i k.(〇T w n=t--N-At^\L " 」
[0031 ]式(8)中，(.V)為正向行波在一段時(shí)間內(nèi)的能量;式(9)中，U.v)為反向行波 在一段時(shí)間內(nèi)的能量；
[0032] 第六步、構(gòu)建測(cè)距函數(shù)：
[0033] 根據(jù)式(8)和式(9)得到(-口)和(以).于[to，t0+l/(2v)]和[t0+l/(2v)，t0+l/ v]時(shí)窗長(zhǎng)度內(nèi)，按照式(1 〇 )得到量測(cè)端M和量測(cè)端咐則距函數(shù)fMul ( X )、fMull (X )、fNul ( X)和fNuII (X)即：
[0034] /Ml0(.r) = j:: 〃 °.H，，)xS2a_(:v,?)df (10a)
[0035] ,/muii (-t) =Cx2,)52.<+ (?T^)x52,r (J'〇d/ (10b)
[0036] /NuI(jt)=[:十':(""心（x,，)xS2n- (x,，)d， （10c)
[0037] /麵(.'.) = ￡:二Sy (.v)x \ ClQd)
[0038]第七步、故障側(cè)的判別：
[0039] 借助于測(cè)后模擬思想，先假設(shè)故障位于UPFC元件左側(cè)線路，利用量測(cè)端M的暫態(tài)數(shù) 據(jù)，計(jì)算于行波觀測(cè)時(shí)窗[to Jo+WUv)]、線長(zhǎng)區(qū)間[0山]內(nèi)測(cè)距函數(shù)沿線突變，若測(cè)距函 數(shù)沿線存在有突變點(diǎn)，則可以判定故障位于1:線路段;若測(cè)距函數(shù)沿線長(zhǎng)范圍內(nèi)連續(xù)變化， 不存在突變點(diǎn)，則判定故障位于h線路段；
[0040] 第八步、確定故障距離：
[0041] 若根據(jù)步驟七，判斷出故障位于h線路段，則利用量測(cè)端M的行波數(shù)據(jù)，分別在時(shí) 窗[to，to+li/(2v)]和[to+li/(2v)，to+li/v]計(jì)算測(cè)距函數(shù)沿線分布的突變；
[0042] 若在兩個(gè)相繼時(shí)窗內(nèi)，其測(cè)距函數(shù)只有1個(gè)突變點(diǎn)，且當(dāng)該突變極性為負(fù)時(shí)，故障 距離量測(cè)端M:x，當(dāng)該突變極性為正時(shí)，故障距離量測(cè)端Ih-x;
[0043]若測(cè)距函數(shù)有多個(gè)突變點(diǎn)，則根據(jù)式xVfnzli，并結(jié)合突變點(diǎn)的幅值和極性，判 斷出反映故障位置的突變點(diǎn)；
[0044]同理，若根據(jù)步驟七，判斷出故障位于12線路段，利用量測(cè)端N的行波數(shù)據(jù)，分別在 時(shí)窗[tQ，t0+l2/(2v)]和[t0+l2/(2v)，t0+l2/v]計(jì)算測(cè)距函數(shù)沿線分布的突變；
[0045]若測(cè)距函數(shù)只有一個(gè)突變點(diǎn)，且當(dāng)該處突變極性為負(fù)時(shí)，故障距離量測(cè)端N:x，當(dāng) 該突變極性為正時(shí)，故障距離量測(cè)端N: l2-x;
[0046]若測(cè)距函數(shù)有多個(gè)突變點(diǎn)，則根據(jù)式，dxV = 12，并結(jié)合突變點(diǎn)的幅值和極性，判 斷出反映故障位置的突變點(diǎn)。
[0047]本發(fā)明的有益效果是：
[0048] (1)無(wú)需考慮補(bǔ)償裝置的動(dòng)作特性，測(cè)距算法更可靠有效，并且不需要考慮雙端同 步；
[0049] (2)利用貝杰龍線路模型具有沿線長(zhǎng)維度上的高通濾波器作用，使得測(cè)距方法更 具魯棒性和普適性，易于實(shí)現(xiàn)單端測(cè)距的實(shí)用化。
【附圖說(shuō)明】
[0050] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的線路結(jié)構(gòu)圖，11 = 50km，12 = 100km;
[00511圖2(a)為本發(fā)明實(shí)施例1端量測(cè)M電壓波形；
[0052]圖2(b)為本發(fā)明實(shí)施例1端量測(cè)M端量測(cè)端電流波形；
[0053]圖3(a)為本發(fā)明實(shí)施例1中，于[t0，tO+11 /(2v)]時(shí)窗長(zhǎng)內(nèi)，端量測(cè)M測(cè)距函數(shù)沿線 長(zhǎng)范圍內(nèi)的突變分布；
[0054] 圖3(b)為本發(fā)明實(shí)施例1中，于[t0+ll/(2v)，t0+ll/v]時(shí)窗長(zhǎng)內(nèi)，端量測(cè)M測(cè)距函 數(shù)沿線長(zhǎng)范圍內(nèi)的突變分布；
[0055] 圖4(a)為本發(fā)明實(shí)施例1中量測(cè)端N電壓波形；
[0056] 圖4 (b)為本發(fā)明實(shí)施例1中量測(cè)端N電流波形；
[0057]圖5 (a)為本發(fā)明實(shí)施例1中，于[to，to+12/(2v)]時(shí)窗長(zhǎng)內(nèi)，端量測(cè)M測(cè)距函數(shù)沿線 長(zhǎng)范圍內(nèi)的突變分布；
[0058] 圖5(b)為本發(fā)明實(shí)施例1中，于[tQ+l2/(2v)，to+l2/v]時(shí)窗長(zhǎng)內(nèi)，端量測(cè)M測(cè)距函數(shù) 沿線長(zhǎng)范圍內(nèi)的突變分布。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 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(shuō)明。
[0060] 一種基于故障行波沿線分布特性的含UPFC線路單端行波測(cè)距方法，當(dāng)線路發(fā)生故 障時(shí)，首先，分別由量測(cè)端M和量測(cè)端N高速采集裝置獲得量測(cè)端M和量測(cè)端N故障電流行波 數(shù)據(jù)，并利用相鄰健全線路電流行波和波阻抗來(lái)構(gòu)造電壓行波;其次，通過(guò)含故障相的相模 變換運(yùn)算來(lái)獲取線模電壓行波和線模電流行波;再次，根據(jù)線模電流和線模電壓，沿線計(jì)算 步長(zhǎng)取0.1m，應(yīng)用貝杰龍傳輸方程計(jì)算電壓和電流行波突變的沿線分布;最后，于量測(cè)端M 和量測(cè)端N，在[to，to+li/(2v) ]、[to+li/(2v)，to+li/v]、[to，to+l2/(2v)]和[to+l2/(2v)，to+ 12/V]時(shí)窗內(nèi)，對(duì)行波突變?nèi)〗^對(duì)值再進(jìn)行積分可獲取測(cè)距函數(shù)fM Ul(X)、fMun(X)、fNuI(x)和 fMI(X)，并根據(jù)測(cè)距函數(shù)沿線突變分布規(guī)律實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距。
[0061 ] 具體步驟為：
[0062]第一步、讀取行波數(shù)據(jù)：
[0063]由量測(cè)端M和量測(cè)端N高速采集裝置獲得的量測(cè)端故障電流行波數(shù)據(jù)，并截取故障 初始行波到達(dá)前l(fā)/(2v)時(shí)窗長(zhǎng)度和故障初始行波到達(dá)后1/V時(shí)窗長(zhǎng)度，即總共1.51/v時(shí)窗 長(zhǎng)度的行波數(shù)據(jù)；
[0064] 第二步、利用相鄰健全線路電流行波和波阻抗來(lái)構(gòu)造電壓行波，即：
[0065] UM=ikXZc (1)
[0066] 式(1)中um為量測(cè)端電壓，ik為最長(zhǎng)健全線路量測(cè)端電流，Z。為線路波阻抗；
[0067]第三步、計(jì)算方向行波沿線路分布：
[0068]根據(jù)步驟(1)和步驟(2)得到的電流行波和電壓行波，利用貝杰龍公式計(jì)算在[to， to+1/v]時(shí)窗長(zhǎng)度電壓行波和電流行波沿線分布，其中to為故障初始行波到達(dá)量測(cè)端的時(shí)刻 即：
[0071] 式中，下標(biāo)s表示模量，s = l，2. . .，um,s為量測(cè)端線模電壓，iM,s為量測(cè)端線模電流， x為離開(kāi)量側(cè)端的距離，^單位長(zhǎng)度的線模電阻，Z。, s為線模波阻抗，vs線模波速度；
[0072] 第四步、計(jì)算正向行波與反向行波：
[0073]正向電壓行波為：
[0074] u+x,s= (ux,s+Zc,six,s)/2 (4)
[0075]反向電壓行波為：
[0076] u_x,s= (ux,s-Zc,six,s)/2 (5)
[0077] u+x,s為距離量測(cè)端x處的正向行波，iTx, sS距離量測(cè)端為x處的反向行波，ux,s為距 離量測(cè)端x處的電壓行波，i x, s為距離量測(cè)端x處的電流行波；
[0078] 第五步、提取正向行波和反向行波的突變：
[0079]首先，采用式(6)和(7)差分運(yùn)算得到
[0080] ~和 V"-⑴；
[0081] cdij_u. (?) = [uls (/) - uls (t - A/)] / At (6)
[0082] %」,（〇 = L?"(，)-?u(r-~)]M， (7)
[0083] V,, (〇為正向行波的差分結(jié)果，⑴為反向行波的差分結(jié)果。A t為采樣間隔； [0084]其次，計(jì)算差分結(jié)果cdlf在一段時(shí)間的能量S2u(x，t)，即：
[0085] S^(x,t)= X [c/!/(!401 ③
[0086] S^{x,t)= X (9) n=t-NAt-AL ' J
[0087] 式(8)中，為正向行波在一段時(shí)間內(nèi)的能量;式(9)中，為反向行波 在一段時(shí)間內(nèi)的能量；
[0088] 第六步、構(gòu)建測(cè)距函數(shù)：
[0089] 根據(jù)式(8)和式(9)得到U.y，?）和(*,:()，:于[t0，t0+l/(2v)]和[t0+l/(2v)，t0+l/ v]時(shí)窗長(zhǎng)度內(nèi)，按照式(1 〇 )得到量測(cè)端M和量測(cè)端咐則距函數(shù)fMul ( X )、fMull (X )、fNul ( X)和fNuII (X)即：
[0090] ,/MuI (,') =廣'-'>心(l〇d)
[0091] /Mlln (^) = (l°b)
[0092] = (^)：tir (IOC)
[0093] /Nmr (X) = 1-T' 0X 52"- (1〇d)
[0094] 第七步、故障側(cè)的判別：
[0095] 借助于測(cè)后模擬思想，先假設(shè)故障位于UPFC元件左側(cè)線路，利用量測(cè)端M的暫態(tài)數(shù) 據(jù)，計(jì)算于行波觀測(cè)時(shí)窗[to Jo+WUv)]、線長(zhǎng)區(qū)間[0山]內(nèi)測(cè)距函數(shù)沿線突變，若測(cè)距函 數(shù)沿線存在有突變點(diǎn)，則可以判定故障位于1:線路段;若測(cè)距函數(shù)沿線長(zhǎng)范圍內(nèi)連續(xù)變化， 不存在突變點(diǎn)，則判定故障位于h線路段；
[0096]第八步、確定故障距離：
[0097] 若根據(jù)步驟七，判斷出故障位于h線路段，則利用量測(cè)端M的行波數(shù)據(jù)，分別在時(shí) 窗[to，to+li/(2v)]和[to+li/(2v)，to+li/v]計(jì)算測(cè)距函數(shù)沿線分布的突變；
[0098] 若在兩個(gè)相繼時(shí)窗內(nèi)，其測(cè)距函數(shù)只有1個(gè)突變點(diǎn)，且當(dāng)該突變極性為負(fù)時(shí)，故障 距離量測(cè)端M:x，當(dāng)該突變極性為正時(shí)，故障距離量測(cè)端Ih-x;
[0099] 若測(cè)距函數(shù)有多個(gè)突變點(diǎn)，則根據(jù)式，dZni h，并結(jié)合突變點(diǎn)的幅值和極性，判 斷出反映故障位置的突變點(diǎn)；
[0100] 同理，若根據(jù)步驟七，判斷出故障位于12線路段，利用量測(cè)端N的行波數(shù)據(jù)，分別在 時(shí)窗[tQ，t0+l2/(2v)]和[t0+l2/(2v)，t0+l2/v]計(jì)算測(cè)距函數(shù)沿線分布的突變；
[0101] 若測(cè)距函數(shù)只有一個(gè)突變點(diǎn)，且當(dāng)該處突變極性為負(fù)時(shí)，故障距離量測(cè)端N:X，當(dāng) 該突變極性為正時(shí)，故障距離量測(cè)端N: 12-X;
[0102] 若測(cè)距函數(shù)有多個(gè)突變點(diǎn)，則根據(jù)式，dZnih，并結(jié)合突變點(diǎn)的幅值和極性，判 斷出反映故障位置的突變點(diǎn)。
[0103] 實(shí)施例1:以圖1所示的輸電線路為例，在UPFC左側(cè)距離量測(cè)端M，30km處發(fā)生A相金 屬性接地故障。
[0104] 根據(jù)說(shuō)明書(shū)中步驟一，分別于量測(cè)端M和量測(cè)端N獲取到1.51/v時(shí)窗長(zhǎng)度的行波數(shù) 據(jù)；
[0105] 根據(jù)步驟二，利用相鄰健全線路電流行波和波阻抗來(lái)構(gòu)造電壓行波得到uM=ikX Zc ;
[0106] 根據(jù)步驟三，計(jì)算電壓行波和電流行波沿線路分布ux,s(x，t)和;Lx, s(x，t);
[0107]根據(jù)步驟四計(jì)算正向行波與反向行波u+x,s和if x,s;
[0108]根據(jù)步驟五，計(jì)算提取正向行波和反行波的突變、^㈨和、⑷以及能量 U")和 L(x，06
[0109] 根據(jù)步驟六，構(gòu)建測(cè)距函數(shù)。fMuI(X)、fMuII(X)、fNuI(X)和fNuII(X)。
[0110] 根據(jù)步驟七，判斷故障側(cè)。于量測(cè)端M二個(gè)相繼行波觀測(cè)時(shí)窗[to, to+lV(2V)]和 [t0+W(2V) Jo+Wv]，計(jì)算其測(cè)距函數(shù)沿線得突變分布中，有多個(gè)突變點(diǎn)；而采用量測(cè)端N 暫態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算其測(cè)距函數(shù)在區(qū)間[0，12]內(nèi)，沒(méi)有突變。據(jù)此，可以判斷故障位于UPFC元件左 側(cè)線路。
[0111] 根據(jù)步驟八，確定故障距離。fMui= [29.9]km和fMuii= [44.7 49.7]km，且xii+xiii = 29.9km+44.7km = 74.6km= li，且xii點(diǎn)處突變極性為負(fù)。因此，可判知故障位于UPFC左側(cè)線 路li，且距離M端29.9km處。
[0112] 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(shuō)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. 一種基于故障行波沿線分布特性的含UPFC線路單端行波測(cè)距方法，其特征在于：當(dāng) 線路發(fā)生故障時(shí)，首先，分別由量測(cè)端M和量測(cè)端N高速采集裝置獲得量測(cè)端M和量測(cè)端N故 障電流行波數(shù)據(jù)，并利用相鄰健全線路電流行波和波阻抗來(lái)構(gòu)造電壓行波;其次，通過(guò)含故 障相的相模變換運(yùn)算來(lái)獲取線模電壓行波和線模電流行波;再次，根據(jù)線模電流和線模電 壓，沿線計(jì)算步長(zhǎng)取0.1m，應(yīng)用貝杰龍傳輸方程計(jì)算電壓和電流行波突變的沿線分布；最 后，于量測(cè)端M和量測(cè)端N，在[to, to+li/(2v) ]、[to+li/(2v)，to+li/v]、[to, to+l2/(2v)]和[to + l2/(2v)，tQ+l2/V]時(shí)窗內(nèi)，對(duì)行波突變?nèi)〗^對(duì)值再進(jìn)行積分可獲取測(cè)距函數(shù)f MuI(x)、fMuII (x)、fNuI(x)和fNuII(x)，并根據(jù)測(cè)距函數(shù)沿線突變分布規(guī)律實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障行波沿線分布特性的含UPFC線路單端行波測(cè)距方 法，其特征在于具體步驟為： 第一步、讀取行波數(shù)據(jù)： 由量測(cè)端M和量測(cè)端N高速采集裝置獲得的量測(cè)端故障電流行波數(shù)據(jù)，并截取故障初始 行波到達(dá)前l(fā)/(2v)時(shí)窗長(zhǎng)度和故障初始行波到達(dá)后1/v時(shí)窗長(zhǎng)度，即總共1.51/v時(shí)窗長(zhǎng)度 的行波數(shù)據(jù)； 第二步、利用相鄰健全線路電流行波和波阻抗來(lái)構(gòu)造電壓行波，即： UM=IkXZc (1) 式⑴中UM為量測(cè)端電壓，ik為最長(zhǎng)健全線路量測(cè)端電流，Z。為線路波阻抗； 第三步、計(jì)算方向行波沿線路分布： 根據(jù)步驟（1)和步驟(2)得到的電流行波和電壓行波，利用貝杰龍公式計(jì)算在[t〇，t〇+l/ V]時(shí)窗長(zhǎng)度電壓行波和電流行波沿線分布，其中to為故障初始行波到達(dá)量測(cè)端的時(shí)刻即：式中，下標(biāo)S表示模量，S= 1,2. ..，UM,S為量測(cè)端線模電壓，iM,s為量測(cè)端線模電流，X為 離開(kāi)量側(cè)端的距離，^單位長(zhǎng)度的線模電阻，Zq為線模波阻抗，Vs線模波速度； 第四步、計(jì)算正向行波與反向行波： 正向電壓行波為： U x,s -(Ux，s+Zc,six,s)/2 (4) 反向電壓行波為： U x,s -(llx,s-Zc,s?χ,s)/2 (5) U+x,S為距離量測(cè)端X處的正向行波，U_x,S為距離量測(cè)端為X處的反向行波，UX,S為距離量 測(cè)端X處的電壓行波，Us為距離量測(cè)端X處的電流行波； 第五步、提取正向行波和反向行波的突變： 首先，采用式(6)和(7)差分運(yùn)算得到(6) (7) (〇為正向行波的差分結(jié)果，、(0為反向行波的差分結(jié)果。A t為采樣間隔； 其次，計(jì)算差分結(jié)果Cdlf在一段時(shí)間的能量S2u (X，t )，即：(S) (9) 式(8)中，為正向行波在一段時(shí)間內(nèi)的能量;式(9)中，心(U)為反向行波在一 段時(shí)間內(nèi)的能量； 第六步、構(gòu)建測(cè)距函數(shù)：根據(jù)式(8)和式(9)得到、Hv)和S2<|_ (.V)，于[t〇，t()+l/(2v)]和[t〇+l/(2v)，t〇+l/v]時(shí) 窗長(zhǎng)度內(nèi)，按照式（1 〇 )得到量測(cè)端M和量測(cè)端N測(cè)距函數(shù)f MuI ( X )、f MuII ( X )、f NuI ( X )和f NuII ( X ) 即： (IOa) (l"b) (IUc) (IOd) 第七步、故障側(cè)的判別： 借助于測(cè)后模擬思想，先假設(shè)故障位于UPFC元件左側(cè)線路，利用量測(cè)端M的暫態(tài)數(shù)據(jù)， 計(jì)算于行波觀測(cè)時(shí)窗[t^to+h/Uv)]、線長(zhǎng)區(qū)間[OJ1]內(nèi)測(cè)距函數(shù)沿線突變，若測(cè)距函數(shù) 沿線存在有突變點(diǎn)，則可以判定故障位于1:線路段;若測(cè)距函數(shù)沿線長(zhǎng)范圍內(nèi)連續(xù)變化，不 存在突變點(diǎn)，則判定故障位于I 2線路段； 第八步、確定故障距離： 若根據(jù)步驟七，判斷出故障位于I1線路段，則利用量測(cè)端M的行波數(shù)據(jù)，分別在時(shí)窗[to， to+li/(2v)]和[to+li/(2v)，to+li/v]計(jì)算測(cè)距函數(shù)沿線分布的突變； 若在兩個(gè)相繼時(shí)窗內(nèi)，其測(cè)距函數(shù)只有1個(gè)突變點(diǎn)，且當(dāng)該突變極性為負(fù)時(shí)，故障距離 量測(cè)端M: X，當(dāng)該突變極性為正時(shí)，故障距離量測(cè)端M: Ii-x; 若測(cè)距函數(shù)有多個(gè)突變點(diǎn)，則根據(jù)式XVfn = I1，并結(jié)合突變點(diǎn)的幅值和極性，判斷出 反映故障位置的突變點(diǎn)； 同理，若根據(jù)步驟七，判斷出故障位于I2線路段，利用量測(cè)端N的行波數(shù)據(jù)，分別在時(shí)窗 [to，to+l2/(2v)]和[to+l2/(2v) ,to+h/v]計(jì)算測(cè)距函數(shù)沿線分布的突變； 若測(cè)距函數(shù)只有一個(gè)突變點(diǎn)，且當(dāng)該處突變極性為負(fù)時(shí)，故障距離量測(cè)端N:x，當(dāng)該突 變極性為正時(shí)，故障距離量測(cè)端N: h-x; 若測(cè)距函數(shù)有多個(gè)突變點(diǎn)，則根據(jù)式X Vfn = I2,并結(jié)合突變點(diǎn)的幅值和極性，判斷出 反映故障位置的突變點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK105891672SQ201610200487
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】束洪春, 田鑫萃
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)