專利名稱：基于行波固有頻率的高壓輸電線路故障選相方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中輸電線路故障選相方法，具體為一種基于故障電流行波固 有頻率的高壓單回線故障選相方法。
背景技術：
目前，我國電力系統(tǒng)廣泛采用的選相方法有工頻相電流差突變量選相和序分量選 相。當突變量選相保護位于弱電源側，或發(fā)生轉換性故障時靈敏度不足甚至會導致誤選相； 在保護安裝處發(fā)生正、反向兩點故障時，序分量選相方法可能誤動，且需要采集一個周波的 故障數(shù)據(jù)才能開始判斷，其選相速度不能滿足超高速保護的要求?；谝陨显颍芯抗收?后產(chǎn)生的暫態(tài)量，實現(xiàn)以暫態(tài)信息為判據(jù)的選相方法已成為發(fā)展快速故障選相的新方向。同時高壓輸電線路具有明顯的分布參數(shù)特性，故障發(fā)生時產(chǎn)生的電流(電壓)波 過程顯著，基于行波的故障選相方法也一直受人們所關注。行波選相就是利用行波在傳播 過程中攜帶的故障點信息來完成故障的定位，由于它受過渡電阻等因素的影響小，因此可 以達到較高的準確度。而對行波波頭的識別過程比較復雜和困難，且易受各種系統(tǒng)參數(shù)變 化和不同故障方式的影響，導致運行人員在實際操作中易出現(xiàn)誤差或誤判。大量的實踐表 明，雖然小波分析、數(shù)學形態(tài)學等新的數(shù)學工具應用于故障測距可以很大程度解決行波波 頭提取問題，但從目前的實際應用效果來看，仍然存在由于時域上的行波波頭識別技術易 受波形畸變影響而出現(xiàn)的誤判問題，而一旦行波波頭提取失敗，故障選相將失效?；谝陨洗嬖诘膯栴}，本發(fā)明提出一種新的高壓輸電線路故障選相思路和方法 從頻域考察故障相電流，提取電流行波固有頻率，由選相邏輯識別故障相，避免了對波頭的 識別，選相可靠性高，速度快。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有輸電線路故障選相技術的不足之處，提出了一種基于行 波固有頻率的輸電線路故障選相方法，該選相方法靈敏度高和選相速度快。本發(fā)明為解決其技術問題，所采用的技術方案是一種基于行波固有頻率的輸電 線路故障選相方法，其步驟為A、采集輸電線路保護安裝處的三相電流信號，由簡化克拉克矩陣解耦，得到7個 電流模量，分別為0模量Ici和6個線模量ΙαΑ、IaB、Iac、IeA、I0B、Iec ；B、利用多信號分類的譜估計方法，得到7個電流模量的功率譜圖，提取0模量Itl在 50Hz處的能量幅值，在六個線模量IaA、IaB、Iac、IeA、I0B、Iec的譜線提取第一峰值對應的 頻率，得到其固有頻率主成分頻率fm。C、當0模量Itl的功率譜線50Hz處能量幅值大于設定閾值時，判定故障接地，否則 判定故障不接地；對六個線模量IaA、IaB、Iae、IeA、I0B、Iee的固有頻率主成分進行比較，找 出固有頻率主成分異于其余線模量的特殊模量以完成故障選相。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明從頻域的角度出發(fā)，提取由暫態(tài)行波在輸電線路段內往返形成的固有頻率 及其主成分，比較不同線模量固有頻率主成分大小，得到固有頻率主成分異于其余線模量 的特殊模量以確定故障相。該方法不用識別行波波頭形狀，不必讀取行波波頭到達時刻，避 免了現(xiàn)有基于時域特征量的行波選相方法識別和提取故障電流行波波頭困難的問題，提高 了行波選相的可靠性。其中固有頻率頻率主成分fm的含義如下理想傳輸線上傳播的行波在當線路兩端 為完全反射時在頻域上表現(xiàn)為以η/τ為基頻的無窮多的諧波之和，這種現(xiàn)象稱為行波的 固有頻率，其中2 τ為行波往返于線路兩端的周期。此固有頻率在有損傳輸線條件下和在 線路兩端不完全反射時仍然存在。固有頻率頻譜中第一個峰值對應的頻率fm(> 50Hz)為 其頻率主成分，其在功率譜中對應幅值高，奇異性明顯，易于分辨讀取，本發(fā)明取fm為選相 判據(jù)。上述的A步中簡化克拉克矩陣解耦，得到7個電流模量的變換式為以下3個
(4)
權利要求
1. 一種基于行波固有頻率的高壓輸電線路故障選相方法，其步驟為A、采集輸電線路保護安裝處的三相電流信號，由簡化克拉克矩陣解耦，得到7個電流模量，分別為0模量Itl和6個線模量I, B、利用多信號分類的譜估計方法，得到7個電流模量的功率譜圖，提取0模量1(|在50泡 Ibc的譜線提取第一峰值對應的頻率，處的能量幅值，在六個線模量I ( 得到其固有頻率主成分頻率fm ；C、當0模量Itl的功率譜線50Hz處能量幅值大于設定閾值時，判定故障接地，否則判定 故障不接地；對六個線模量IaA、IaB、Iae、IeA、I0B、Iee的固有頻率主成分進行比較，找出固 有頻率主成分異于其余線模量的特殊模量以完成故障選相。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于行波固有頻率的高壓輸電線路故障選相方法，其特征在 于，所述的A步中簡化克拉克矩陣解耦，得到7個電流模量的變換式為以下3個
3.根據(jù)權利要求1所述的基于行波固有頻率的高壓輸電線路故障選相方法，其特征在 于，所述的C步中，故障選相的具體方法如下(1)若判斷故障不接地，且3個α模量IaA、IaB、IaC的固有頻率主成分都相等，則為三 相短路；若某一 α模量固有頻率主成分異于其他α模量，則為兩相相間短路，該α模量為 特殊模量，對應的基準相為非故障相；(2)若判斷故障接地，而某一α模量固有頻率主成分異于其他α模量，則為兩相接地 短路，該α模量為特殊模量，對應的基準相為非故障相；若三個α模量固有頻率主成分都 相等，而某一 β模量固有頻率主成分異于其他β模量，則為單相接地，該β模量為特殊模 量，對應的基準相為故障相。
全文摘要
一種基于行波固有頻率的輸電線路故障選相方法，采集輸電線路保護安裝處的三相電流信號，作為輸入量；將采集到的三相電流由簡化克拉克矩陣解耦，得到7個不同的電流模量；利用多信號分類的譜估計方法，繪制不同電流模量的功率譜圖，提取0模量固有頻率主成分處的能量及六個線模量固有頻率主成分；根據(jù)0模電流固有頻率主成分能量與設定閾值的大小關系判斷故障是否接地；比較不同線模量固有頻率主成分大小，得到固有頻率主成分異于其余線模量的特殊模量以確定故障相，完成故障類型識別。本發(fā)明在各種故障條件下均能可靠識別故障類型，其在各種系統(tǒng)運行條件下均有很高的靈敏度和可靠性，且對抗干擾性好，設備無特殊要求，易于實現(xiàn)超高速保護。
文檔編號G01R31/02GK102095996SQ20101057320
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月4日 優(yōu)先權日2010年12月4日
發(fā)明者何正友, 李小鵬, 林圣 , 陳雙 申請人:西南交通大學