基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，該方法通過對端系統(tǒng)阻抗的在線估計，構建改進的分布參數(shù)法，有效改善常規(guī)方法誤差分布的不規(guī)律性，提升依據(jù)工頻量定位誤差構建組合定位算法的可行性；根據(jù)不同故障條件和誤差規(guī)律計算可變的故障距離窗口，鎖定故障行波反射波的對應時間區(qū)域，由此劃定行波反射波辨識的可變時窗；基于該可變時窗，綜合考慮測量本端和對端的母線接線方式、相鄰母線反射波的影響等因素，利用行波法構建可變時窗內(nèi)的反射波辨識方法及定位方法。仿真驗證結果表明，該方法顯著提高了組合定位方法的可靠水平，并具有較高的故障定位精度，具有一定工程應用價值。
【專利說明】基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及故障定位領域，尤其涉及一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法。
【背景技術】
[0002]單端測距與雙端測距相比，不受通訊條件、經(jīng)濟條件、管理權限等因素制約，其固有優(yōu)點使單端測距擁有廣闊的發(fā)展前景。但目前單端測距仍存在一些問題:工頻量法由于理論限制，無法根本上消除對端助增電流的影響，實際應用誤差相對較大；行波法理論上不受系統(tǒng)運行方式、故障過渡電阻影響，測距精度高于工頻量法，但行波法的關鍵在于行波折反射波的準確辨識，而工程現(xiàn)場行波波形復雜，波頭辨識困難，無效的波頭辨識將導致錯誤的定位結果。
[0003]目前從行波波頭辨識的角度探討測距精度的提升方法主要有以下幾種:
[0004]1.利用極性關系識別反射波的性質(zhì)，但該極性關系受限于現(xiàn)場母線類型。
[0005]2.針對“三一類”母線結構利用初始反極性行波的單端行波測距方法，該方法的應用范圍具有限制性。
[0006]3.考慮到母線結構的綜合電壓行波極性和電流行波極性識別反射波的方法，但是該方法的前提條件是精確測量現(xiàn)場的電壓行波。
[0007]4.利用單端阻抗法對行波法的多個結果進行篩選，基于阻抗法誤差規(guī)律修正線路中點附近故障測距結果，在現(xiàn)場故障情況復雜的情況下，阻抗法測距精度難以遵循一定規(guī)律。
[0008]5.利用阻抗法測距結果及10%的阻抗法誤差限定故障點反射波的識別范圍，但測量端有兩條出線時故障點反射波難以檢測，且10%的誤差范圍不利于誤差較小的故障情況有效篩除干擾波。
[0009]由此可見，組合故障定位方法具有較強理論性和工程應用可行性，但同時受限于母線接線方式和行波反射波限定范圍的有效性。因此，如何結合實際誤差情況靈活確定限定反射波的區(qū)域，并在接線方式多樣化的情況下準確標識并選擇限定范圍內(nèi)的定位波頭，對于進一步提升組合定位方法的可行性具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，該方法可同時提高測距結果的精度和可靠性，以及對不同線路結構的通用性。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0012]一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，包括以下步驟:
[0013](I)假設對端電源系統(tǒng):M端母線總出線數(shù)為m，N端母線總出線數(shù)為n，帶變壓器出線不計入母線總出線數(shù)；在線路MN之間一點F發(fā)生故障，提取故障前若干組工頻電氣量，利用最小二乘原理在線估計對端電源系統(tǒng)的阻抗。
[0014](2)根據(jù)在線估計的對端電源系統(tǒng)阻抗，結合分布參數(shù)法，得到故障定位結果D，根據(jù)D與線路全長L的關系，得到窗口長度隨故障位置變化的故障距離窗口。
[0015](3)檢測故障初始行波到達測量端的時刻對應采樣點&，將可變的故障距離窗口轉換為時域上兩個變長時窗:第一個故障點反射波對應的米樣點窗口 Tl和第一個對端母線反射波對應的采樣點窗口 T2。
[0016](4)假設M端、N端的相鄰母線分別為P、Q，相鄰母線總出線數(shù)分別為p、q，相應線路長度分別為Imp1、|nq| ;判斷是否存在相鄰線路的干擾波，若存在，排除干擾波影響。
[0017](5)根據(jù)線路結構和故障情況，采用不同的波頭辨識策略，確定定位波頭的類型是故障點反射波還是對端母線反射波；并確定故障點反射波到達測量端時刻對應的采樣點h或者對端母線反射波到達測量端時刻對應的采樣點t2。
[0018](6)根據(jù)定位波頭的類型,構建故障定位方程,確定故障定位結果。
[0019]所述步驟(1)中在線估計對端電源系統(tǒng)阻抗的方法為:
【權利要求】
1.一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，其特征是，包括以下步驟: (1)假設對端電源系統(tǒng):M端母線總出線數(shù)為m，N端母線總出線數(shù)為n，帶變壓器出線不計入母線總出線數(shù)；在線路MN之間一點F發(fā)生故障，提取故障前若干組工頻電氣量，利用最小二乘原理在線估計對端電源系統(tǒng)的阻抗； (2)根據(jù)在線估計的對端電源系統(tǒng)阻抗，結合分布參數(shù)法，得到故障定位結果D，根據(jù)D與線路全長L的關系，得到窗口長度隨故障位置變化的故障距離窗口 ； (3)檢測故障初始行波到達測量端的時刻對應采樣點h，將可變的故障距離窗口轉換為時域上兩個變長時窗:第一個故障點反射波對應的米樣點窗口 Tl和第一個對端母線反射波對應的采樣點窗口 T2 ； (4)假設M端、N端的相鄰母線分別為P、Q，相鄰母線總出線數(shù)分別為p、q，相應線路長度分別為|mp|、InqI ;判斷是否存在相鄰線路的干擾波，若存在，排除干擾波影響； (5)根據(jù)線路結構和故障情況，采用不同的波頭辨識策略，確定定位波頭的類型是故障點反射波還是對端母線反射波；并確定故障點反射波到達測量端時刻對應的采樣點h或者對端母線反射波到達測量端時刻對應的采樣點t2 ； (6)根據(jù)定位波頭的類型，構建故障定位方程，確定故障定位結果。
2.如權利要求1所述的一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，其特征是，所述步驟(1)中在線估計對端電源系統(tǒng)阻抗的方法為:
3.如權利要求1所述的一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，其特征是，所述步驟(2)中的故障距離窗口為:
4.如權利要求1所述的一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，其特征是，所述步驟(3)中的第一個故障點反射波對應的采樣點窗口 Tl和第一個對端母線反射波對應的采樣點窗口 T2分別為:
5.如權利要求1所述的一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，其特征是，所述步驟(4)中判斷是否存在相鄰線路的干擾波的方法為: 若相鄰母線反射波出現(xiàn)在故障線路窗口 Tl或Τ2內(nèi)，且該相鄰母線反射波的極性與窗口內(nèi)待辨識波頭極性相同，則表明存在相鄰線路的干擾波，將此相鄰母線反射波定義為相鄰線路干擾波頭。
6.如權利要求1所述的一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，其特征是，所述步驟(4)中排除干擾波影響的方法為: 確定受影響的故障線路窗口 Tl或Τ2，根據(jù)干擾線路長度，確定相鄰線路反射波到達測量端母線的時刻對應的采樣點，鎖定與該采樣點最近且極性與窗口內(nèi)待辨識波頭的極性相同的波頭，將該波頭對應的小波模極大值置零。
7.如權利要求6所述的一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法,其特征是，相鄰線路干擾波對故障線路對應窗口 Tl或Τ2的影響如下表所示: 千擾側接線結構千擾側線路K度受影響的接線類型受影響的時間窗I—I
8.如權利要求1所述的一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，其特征是，所述步驟(5)中波頭辨識策略為: 故障線路窗口 T1和T2中僅有一個窗口存在明顯反射波的接線方式，直接利用該窗口內(nèi)對應極性的奇異性最強的波頭作為定位波頭: 對于m=2、n=l類型的線路，在T2內(nèi)選擇與初始故障行波極性相同的小波模極大值的絕對值最大的波頭作為對端母線反射波； 對于m=2、n>2類型的線路，在T2內(nèi)選擇與初始故障行波反極性的小波模極大值的絕對值最大的波頭作為對端母線反射波；對于m>2、n=2類型的線路，在T1內(nèi)選擇與初始故障行波同極性的小波模極大值的絕對值最大的波頭作為故障點反射波。
9.如權利要求1所述的一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，其特征是，所述步驟(5)中波頭辨識策略為: 故障線路窗口 T1和T2中均存在明顯反射波的接線方式，即m>2、n>2和m>2、η= I類型的線路， 若故障線路窗口 T1和T2無交集，利用各自窗口內(nèi)對應極性的奇異性最強的波頭作為定位波頭=T1內(nèi)選擇與初始故障行波同極性的小波模極大值的絕對值最大的波頭作為故障點反射波，η>2結構在T2內(nèi)選擇與初始故障行波反極性的小波模極大值的絕對值最大的波頭作為對端母線反射波，η=1結構在T2內(nèi)選擇與初始故障行波同極性的小波模極大值的絕對值最大的波頭作為對端母線反射波；在1\、T2內(nèi)所選的反射波頭中取幅值最大者作為最終的定位波頭； 若故障線路窗口 T1和T2相交，
10.如權利要求1所述的一種基于可變行波辨識時窗的輸電線路單端故障定位方法，其特征是，所述步驟(6)的具體方法為: 若定位波頭為故障點反射波，測距結果為:
【文檔編號】G01R31/11GK103913676SQ201410142294
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權日:2014年4月10日
【發(fā)明者】張峰, 梁軍, 牛睿 申請人:山東大學