一種適用于多類型母線結構的行波故障定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，包括以下步驟：在線路邊界的母線結構處并聯(lián)接入帶通濾波裝置，改變行波在母線處的反射系數(shù)，獲得理想邊界效果；基于線模分量，取線模電流分量；故障電流行波從故障點沿線路向兩端傳播，用小波多分辨分析模極大值提取故障點反射行波和對端母線反射行波到達的時刻，根據(jù)公式求出故障點距離測量端的長度。該適用于多類型母線結構的行波故障定位方法通過在線路邊界并聯(lián)接入帶通濾波裝置獲得理想邊界效果，改變行波在母線處的反射系數(shù)，提供了一種適用于配電線路單端行波故障點反射波的辨識方法，從而對故障點進行定位。
【專利說明】一種適用于多類型母線結構的行波故障定位方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于多類型母線結構的行波故障定位方法。

【背景技術】
[0002]配電網(wǎng)單端行波故障定位法一般利用測量到的初始行波波頭和故障點反射波波頭，但故障點反射波頭難以準確的辨識。尤其對于拓撲結構復雜、線路較短的配電網(wǎng)絡，當線路發(fā)生故障時，量測端得到的波頭不僅有來自故障線路兩端母線反射的行波還包括更遠端母線的反射波。利用零模和線模波速差提出的相應方法雖無需識別第二個波頭，但存在的問題是零模分量與故障類型相關，只在接地故障時產(chǎn)生，在相間接地故障時不存在；并且零模分量在傳遞過程中衰減嚴重，降低了判斷方法的可靠性。利用極性識別的方法判斷第二個波頭性質受測量端母線類型的限制。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是:為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種適用于多類型母線結構的行波故障定位方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，包括以下步驟:
1)在母線結構的線路邊界并聯(lián)接入帶通濾波裝置，改變行波在母線處的反射系數(shù)，獲得理想邊界效果；
2)基于線模分量，取線模電流分量；
3)故障電流行波從故障點沿線路向兩端傳播，用小波多分辨分析模極大值提取故障點反射行波和對端母線反射行波到達的時刻Tl和T2，已知電流行波傳遞速度為V，線路的長度為L，故障初始行波到達測端時間為T，定義故障點距離測量端的長度為XF，則當故障點位于前 L/2 段時，Xf= V* (Tl-T) /2 ；
當故障點位于后L/2段時，Xf= L-V*(T2-T)/2。
[0005]具體地，當母線為一類母線，行波反射系數(shù)由-1變成I ;行波在二類母線處，行波的反射系數(shù)由O變?yōu)镮 ;三類母線處由分支線路、變壓器和BPF裝置并聯(lián)，故障線路行波的反射和折射不受相鄰遠端母線反射波的影響。
[0006]具體地，所述母線端的等效阻抗與變壓器支路、BPF裝置線路和分支線路的并聯(lián)阻抗相等。
[0007]具體地，所述行波的通頻帶為ΙΟ-ΙΟΟΚΗζ。
[0008]具體地，行波在母線處的折射系數(shù)接近2。
[0009]具體地，第二個反射波性質通過線模行波極性辨識。
[0010]具體地，母線結構處反射系數(shù)均大于零，檢測端接收到的故障點反射行波與初始行波極性相同，接收到的對端母線反射行波與初始行波極性相反；當接收到的波頭極性依次為正、正、負時，故障發(fā)生在線路前L/2段；當接收到的波頭極性依次為正、負、正時，故障則發(fā)生在線路后L/2段。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:該適用于多類型母線結構的行波故障定位方法通過在線路邊界并聯(lián)接入帶通濾波裝置獲得理想邊界效果，改變行波在母線處的反射系數(shù)，提供了一種適用于配電線路單端行波故障點反射波的辨識方法，從而對故障點進行定位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明適用于多類型母線結構的行波故障定位方法的母線結構配電系統(tǒng)的電路原理圖；
圖2是本發(fā)明適用于多類型母線結構的行波故障定位方法的BPF裝置的電路原理圖；圖3是本發(fā)明適用于多類型母線結構的行波故障定位方法的母線M，N端的等效阻抗隨頻率變化的曲線圖；
圖4是本發(fā)明適用于多類型母線結構的行波故障定位方法的母線的反射系數(shù)圖；
圖5是本發(fā)明適用于多類型母線結構的行波故障定位方法的母線的折射系數(shù)圖；

【具體實施方式】
現(xiàn)在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。
[0014]一種適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，包括以下步驟:
1)在母線結構的線路邊界并聯(lián)接入帶通濾波裝置，改變行波在母線處的反射系數(shù)，獲得理想邊界效果；
2)基于線模分量，取線模電流分量；
3)故障電流行波從故障點沿線路向兩端傳播，用小波多分辨分析模極大值提取故障點反射行波和對端母線反射行波到達的時刻Tl和T2，已知電流行波傳遞速度為V，線路的長度為L，故障初始行波到達測端時間為T，定義故障點距離測量端的長度為XF，則當故障點位于前 L/2 段時，Xf= V* (Tl-T) /2 ；
當故障點位于后L/2段時，Xf= L-V*(T2-T)/2。
[0015]具體地，當母線為一類母線，行波反射系數(shù)由-1變成I ;行波在二類母線處，行波的反射系數(shù)由O變?yōu)镮 ;三類母線處由分支線路、變壓器和BPF裝置并聯(lián)，故障線路行波的反射和折射不受相鄰遠端母線反射波的影響。
[0016]具體地，所述母線兩端的等效阻抗與變壓器支路、BPF裝置線路和分支線路的并聯(lián)阻抗相等。
[0017]具體地，所述行波的通頻帶為1-1OOKHz。
[0018]具體地，行波在母線處的折射系數(shù)接近2。
[0019]具體地，第二個反射波性質通過線模行波極性辨識。
[0020]具體地，母線結構處反射系數(shù)均大于零，檢測端接收到的故障點反射行波與初始行波極性相同，接收到的對端母線反射行波與初始行波極性相反；當接收到的波頭極性依次為正、正、負時，故障發(fā)生在線路前L/2段；當接收到的波頭極性依次為正、負、正時，故障則發(fā)生在線路后L/2段。
[0021]基于單端行波的定位方法與母線類型有直接關系，配電網(wǎng)母線類型分為三種:
1)一類母線:母線僅有I條出線，并帶有升或降壓變壓器。行波在該母線處反射系數(shù)接近-1，電流行波在此反射后極性會發(fā)生改變。這樣入射波與反射波的疊加將使實測電流行波非常微弱；
2)二類母線:母線共有2條出線，有無變壓器不限。該處波阻抗不發(fā)生改變，所以電流行波的反射系數(shù)為零，行波不會在測量端發(fā)生反射，故障點反射波不存在，測得的第二個行波波頭為對端母線的反射波；。
[0022]3)三類母線:母線至少有3條出線，有無變壓器不限。在測量端的反射系數(shù)大于零，電流行波反射后不改變極性。但易受其它出線上波過程和遠端母線反射波的影響，造成故障線路上波混疊，無法識別故障點反射波，實現(xiàn)故障定位。
[0023]在利用凱倫貝爾變換將三相配電線路解耦為獨立模量時，在故障發(fā)生后的波過程中，行波零模衰減和色散會比較嚴重，需要將定位方法基于線模分量。
[0024]如圖1所示，在F點處發(fā)生故障時，故障電流行波將會從故障點沿線路向兩端傳播，在母線處將發(fā)生反射和折射。
[0025]加裝BPF裝置的母線結構會對母線處的反射系數(shù)產(chǎn)生影響。從線路向一類母線M端觀察的等效阻抗Zm為變壓器支路與BPF裝置線路阻抗的并聯(lián)，從線路MO向三類母線N端觀察的等效阻抗為變壓器支路、BPF裝置線路和分支線路的并聯(lián)阻抗，從線路OT向二類母線T端觀察的等效阻抗為BPF裝置線路和另一條分支線路并聯(lián)。設各條出線的線路波阻抗相等，一類和二類母線處的等效阻抗如下:
Zm= Z B*ZA/ (ZB+ZA) ；ZT= Z B*ZC/ (ZB+ZC)
式中，Za為變壓器支路阻抗，Zb為帶通濾波裝置線路阻抗，Z。為線路波阻抗，Zt為二類母線T端阻抗。
[0026]根據(jù)行波折、反射原理，得到電流行波在一類母線M，二類母線T端的反射系數(shù)和折射系數(shù)分別為:
Am/t — (Z C-ZmZt) / (Zq+Z^/j)；
Bm/t — 2Z J (ZC+ZM/T)；
其中，AM/T為反射系數(shù)，B M/T折射系數(shù)。
[0027]如圖2所示，為BPF裝置的結構示意圖，其阻抗表達式為:
參數(shù)L1, R，LjP C 2可通過以下公式求取:
L1= l/(2pf OC1)2
R= (^f1)/(2?^?);
L2= l/(2pf 0C2)2
C2= L /R2
式中，中心頻率，是通帶的下限頻率，是通帶的上限頻率，它們通常是3dB的衰減頻率。
[0028]行波的特征通頻帶為1-1OOkHz，在通帶頻[，]內，BPF呈低阻特性。
[0029]由圖3-圖5可得，反射系數(shù)的幅值在通頻帶[，]的范圍內趨近1，折射系數(shù)的幅值趨近2。
[0030]行波在一類母線處，反射系數(shù)由-1變成1，電流行波的極性則不會再發(fā)生改變，這樣不但不會削弱反射波與入射波的疊加，還會使得行波更加清晰可測，小波多分辨分析模極大值提取準確的行波到達時刻。
[0031]行波在二類母線處，反射系數(shù)由O變?yōu)?，則會使得線路上存在母線的反射行波過程。
[0032]在三類母線處并聯(lián)接入BPF裝置，三類母線處由分支線路、變壓器和裝置并聯(lián)，由于BPF裝置在通頻帶呈低阻特性，與其并連的線路阻抗相比小的多，所以相當于短路支路，電流行波在該母線出流向大地，行波不會流向與其相連的其它并聯(lián)分支線路，使得此段故障線路行波的折反射不受相鄰遠端母線反射波的影響。
[0033]與現(xiàn)有技術相比，該適用于多類型母線結構的行波故障定位方法通過在線路邊界并聯(lián)接入帶通濾波裝置獲得理想邊界效果，改變行波在母線處的反射系數(shù)，提供了一種適用于配電線路單端行波故障點反射波的辨識方法，從而對故障點進行定位。
[0034]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【權利要求】
1.一種適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 在母線結構的線路邊界并聯(lián)接入帶通濾波裝置，改變行波在母線處的反射系數(shù)，獲得理想邊界效果； 基于線模分量，取線模電流分量； 故障電流行波從故障點沿線路向兩端傳播，用小波多分辨分析模極大值提取故障點反射行波和對端母線反射行波到達的時刻T1和T2，已知電流行波傳遞速度為V，線路的長度為L，故障初始行波到達測端時間為T，定義故障點距離測量端的長度為XF，則當故障點位于前 L/2 段時，XF= V*(Tl-T)/2 ； 當故障點位于后L/2段時，XF= L-V*(T2-T)/2。
2.如權利要求1所述的適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，其特征在于，當母線為一類母線，行波反射系數(shù)由-1變成1 ;行波在二類母線處，行波的反射系數(shù)由0變?yōu)? ;三類母線處由分支線路、變壓器和BPF裝置并聯(lián)，故障線路行波的反射和折射不受相鄰遠端母線反射波的影響。
3.如權利要求1所述的適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，其特征在于，所述母線端的等效阻抗與變壓器支路、BPF裝置線路和分支線路的并聯(lián)阻抗相等。
4.如權利要求1所述的適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，其特征在于，所述行波的通頻帶為ΙΟ-ΙΟΟΚΗζ。
5.如權利要求1所述的適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，其特征在于，所述行波在母線處的折射系數(shù)接近2。
6.如權利要求1所述的適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，其特征在于，第二個反射波性質通過線模行波極性辨識。
7.如權利要求1所述的適用于多類型母線結構的行波故障定位方法，其特征在于，母線結構處反射系數(shù)均大于零，檢測端接收到的故障點反射行波與初始行波極性相同，接收到的對端母線反射行波與初始行波極性相反；當接收到的波頭極性依次為正、正、負時，故障發(fā)生在線路前L/2段；當接收到的波頭極性依次為正、負、正時，故障則發(fā)生在線路后L/2段。
【文檔編號】G01R31/08GK104459470SQ201410767908
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權日:2014年12月11日
【發(fā)明者】王大志, 寧一, 江雪晨, 劉震 申請人:東北大學