一種阻抗法和行波法相結(jié)合的行波綜合測距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)傳輸線路故障測距領(lǐng)域，尤其是在高壓、長距離、地形復(fù)雜、 巡線困難的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)中，能夠正確的判斷故障線路和準(zhǔn)確的定位故障點。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的電力系統(tǒng)傳輸線路的故障測距方法主要有阻抗法和行波法兩種，這兩種測 距方式在使用的過程中均有各自的優(yōu)缺點。
[0003] 阻抗法通常作為微機(jī)保護(hù)及錄波裝置的附加功能，具有啟動定值量化、投資少等 特點，但其測距精度受過渡電阻、分布電容、系統(tǒng)運行方式等因素的影響較大，精度上不能 滿足電力系統(tǒng)對測距精度的要求。
[0004] 行波法測距包含單端法行波測距和雙端法行波測距。單端法行波測距不需要傳遞 對側(cè)數(shù)據(jù)、不受通信技術(shù)條件限制，具有投資小、實施簡單、測距精度高等特點，但單端法行 波測距需要考慮行波的衰減及母線的反射等因素，存在識別反射波困難等情況；雙端法測 距只識別行波首波頭，不用辨別反射波，測距精度高，很好的解決了單端測距存在的問題， 但雙端法測距要求兩側(cè)裝置要接入統(tǒng)一的、穩(wěn)定的時鐘信號源并且要求兩側(cè)通信的線路具 有很高的可靠性，否則很容易造成雙端測距失敗的情況。另外，無論是單端行波法測距還 是雙端行波法測距，其啟動定值均不能量化，實際運行中啟動門檻設(shè)置往往較低，容易誤啟 動，一次故障發(fā)生時往往會啟動多次，即產(chǎn)生多個行波故障文件，需要參考對應(yīng)保護(hù)裝置的 錄波文件來識別到底哪個才是真正的故障文件。
[0005] 因此，現(xiàn)有的力系統(tǒng)傳輸線路的故障測距無論是阻抗法還是行波法均存在一定的 局限性，不能滿足實際的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決電力系統(tǒng)傳輸線路中單純依靠阻抗法測距時測距精度不能滿足測距要求、 易受過渡電阻等因素影響，單純依靠行波法測距時裝置容易誤啟動，且單端測距時存在識 別反射波困難，雙端測距時存在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、對時信號丟失等因素影響，提出了一種阻抗法 和行波法相結(jié)合的綜合測距方法，既避免了單純行波法測距中存在的誤啟動現(xiàn)象，又提高 了輸電線路故障測距的可靠性。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0008] -種阻抗法和行波法相結(jié)合的行波綜合測距方法，包括以下步驟：
[0009] 工頻數(shù)據(jù)采集單元實時采集線路兩端的工頻電壓和工頻電流數(shù)據(jù)，高頻數(shù)據(jù)采集 單元實時采集線路兩端的高頻電流通道數(shù)據(jù)，根據(jù)實時監(jiān)測的工頻電壓和工頻電流數(shù)據(jù)判 斷是否發(fā)生故障；
[0010] 工頻啟動量判斷出故障后即刻進(jìn)行工頻電壓、工頻電流數(shù)據(jù)錄波操作，同時進(jìn)行 高頻行波電流錄波操作，錄波完成后得到線路兩端的對應(yīng)的工頻錄波文件以及高頻電流錄 波文件；
[0011] 通過對記錄的工頻錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行啟動相判斷，電壓、電流有效值的計算，利用阻抗 法分析分別得到線路兩端對應(yīng)的故障線路號、故障時刻、故障點距線路的雙端阻抗測距長 度以及故障點距線路的單端阻抗測距長度；
[0012] 以阻抗法獲得的故障線路號、故障時刻為參考，對記錄的與工頻錄波數(shù)據(jù)分別對 應(yīng)的高頻行波電流數(shù)據(jù)進(jìn)行行波法分析，得到線路一端的雙端測距長度和單端測距長度， 以及線路另一端的雙端測距長度和單端測距長度；
[0013] 對利用阻抗法獲得的線路兩端的測距長度與利用行波法獲得的線路兩端的測距 長度與線路長度之間的關(guān)系給出故障點距線路一端的行波綜合測距長度。
[0014] 進(jìn)一步的，工頻數(shù)據(jù)采集單元對應(yīng)的工頻采樣頻率為5KHz、高頻數(shù)據(jù)采集單元對 應(yīng)的高頻采樣頻率為2MHz;工頻判斷錄波啟動的方式包括電壓和電流通道越限、突變啟 動，零序和負(fù)序電流突變、越限啟動，零序和負(fù)序電壓突變、越限啟動以及開關(guān)量啟動。
[0015] 進(jìn)一步的，工頻錄波數(shù)據(jù)和高頻電流錄波數(shù)據(jù)都帶有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為GPS或北斗的 絕對時間戳信息，工頻錄波文件名稱和高頻錄波文件名稱均以啟動時的絕對時間作為文件 名稱。
[0016] 進(jìn)一步的，工頻錄波文件以及高頻錄波文件其錄波長度可配置。
[0017] 進(jìn)一步的，故障線路號是根據(jù)工頻判斷出啟動錄波操作的故障相得到的。
[0018] 進(jìn)一步的，故障時刻是對得到的工頻錄波數(shù)據(jù)中的電壓和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行突變值檢 測后得到的。
[0019] 進(jìn)一步的，雙端阻抗測距長度是通過對兩側(cè)的工頻錄波數(shù)據(jù)文件中的電壓和電流 量列寫微分方程得到的；而單端阻抗測距長度則是通過分別對兩側(cè)的工頻錄波文件中的電 壓和電流量進(jìn)行計算，得到故障發(fā)生時線路的阻抗值并與單位長度的線路阻抗相比較得到 的。
[0020] 行波法測距的具體方法為：
[0021] A.確立截取時間窗以提供的故障時刻t。"為基準(zhǔn)，前推Ams、后推Bms，確立 [?(]ηι-Α，t^+B]的絕對時間段作為截取時間窗，其中A和B均為可調(diào)整參數(shù)，且為正實 數(shù)；
[0022] B.確立首波、反射波絕對時間：對高頻錄波文件ym中處于截取時間窗tmR的高頻 電流數(shù)據(jù)進(jìn)行相模變換、小波變換，得到小波變換模極大值，并對小波變換得到的模極大值 進(jìn)行幅值篩選，確定初始行波的首波頭到達(dá)本端的絕對時間和故障點反射波波頭到達(dá)本 端的絕對時間t2;同理對高頻錄波文件7"中處于截取時間t"中的數(shù)據(jù)進(jìn)行同樣處理，得到 該故障產(chǎn)生的初始行波的首波頭到達(dá)N端的絕對時間t3以及故障點反射波波頭到達(dá)N端 的絕對時間t4。
[0023] C.根據(jù)絕對時間差計算得到故障點距離M、N端的雙端測距長度及故障點距M、N 端的單端行波測距的長度。
[0024] 進(jìn)一步的，所述步驟C中，長度的計算具體為：
[0025] 根據(jù)所述絕對時間^和％的時間差計算得到故障點距離Μ端的雙端測距長度為：
[0027] 其中Lnn為線路麗總長度，ν為行波傳播的速度；
[0028] 根據(jù)所述絕對時間^和％的時間差計算得到故障點距離N端的雙端測距長度為：
[0030] 根據(jù)所述絕對時間^和12的時間差計算得到故障點距Μ端的單端行波測距的長 度為：
[0032] 根據(jù)所述絕對時間丨3和14的時間差計算得到故障點距Ν端的單端行波測距的長 度為：
[0033]
.Lmn為線路兩端m與η之間的距離，v為行波波速。
[0034] 進(jìn)一步的，工頻錄波文件x"與相對應(yīng)的高頻錄波文件之間的映射關(guān)系通過如下 方式確立：
[0035] 首先以工頻錄波文件時間即Χηι為基準(zhǔn)，前推設(shè)定時間T、后推設(shè)定時間T，形成一 個絕對時間掃描區(qū)間[x"rT，Xni+T];
[0036] 然后掃描查找位于該區(qū)間的所有高頻錄波文件，如果存在多個高速錄波文件，則 取與\的時間差的絕對值最小的高頻錄波文件作為y"。
[0037] 進(jìn)一步的，對利用阻抗法獲得的線路兩端的測距長度與利用行波法獲得的線路兩 端的測距長度進(jìn)行綜合分析給出故障點距Μ端的行波綜合測距長度，具體步驟如下：
[0038] 1)如果雙端阻抗測距長度、雙端行波測距長度均存在，并且測距長度均在線路長 度之內(nèi)L-e[0，?^η]，Ι^χε[Ο，、]:
[0039] 計算雙端阻抗測距長度與雙端行波測距長度之差的絕對值L"d為：
[0040] Lmd= |Lmdz-Lmdx
[0041] 如果0彡L"d彡（L^Xi% ):則行波綜合測距長度A"取行波雙端測距長度，否 則行波綜合測距長度A"取阻抗雙端測距長度L 為可調(diào)整參數(shù)；
[0042] 2)如果雙端阻抗測距長度L"dze[0,LJ，雙端行波測距長度L&為區(qū)外，則行波 綜合測距長度A"取雙端阻抗測距長度L
[0043] 3)如果雙端行波測距長度Ue[0,LJ，雙端阻抗測距長度L"dz為區(qū)外，則行波 綜合測距長度A"取雙端行波測距長度L
[0044] 4)如果雙端阻抗測距長度L"dz為區(qū)外，雙端行波測距長度Ι^χ為區(qū)外，而單端阻抗 測距長度1^_滿足L_e[0,LJ，單端行波測距長度L_滿足L_e[0,LJ，則進(jìn)行以下 判斷：
[0045] 如果(LmXj%)，則行波綜合測距長度Α"^Ι^Ζ，否則行波綜合測距長度A" 取1^χ;其中，j為可調(diào)整參數(shù)；
[0046] 5)如果雙端阻抗測距長度L"dz為區(qū)外，雙端行波測距長度Ι^χ為區(qū)外，而單端阻抗 測距長度L_滿足L_e[0,LJ，單端行波測距長度L_為區(qū)外，則行波綜合測距長度A"取 單端阻抗測距長度Ι^ζ;
[0047]6)如果雙端阻抗測距長度L"dz為區(qū)外，雙端行波測距長度為區(qū)外，而單端行波 測距長度L_滿足[0,LJ，單端阻抗測距長度L_為區(qū)外，則行波綜合測距長度A"取 單端行波測距長度Ι^χ;
[0048] 7)如果雙端阻抗測距長度L"dz為區(qū)外，雙端行波測距長度Ι^χ為區(qū)外，單端行波測 距長度L_為區(qū)外，單端阻抗測距長度L_為區(qū)外，則行波綜合測距長度A"為區(qū)外。
[0049] 本發(fā)明的有益效果：
[0050] 1、工頻采樣數(shù)據(jù)判斷錄波啟動的方式，啟動定值量化，能夠有效的減少線路的誤 啟動。
[0051] 2、工頻錄波數(shù)據(jù)與高頻錄波數(shù)據(jù)對比分析，解決了單純行波法測距中只能測距不 能分析的問題。
[0052] 3、各種測距算法相結(jié)合保證了測距的可靠性，減少了測距失敗的情況。
【附圖說明】
[0053] 圖1綜合測距流程圖；
[0054]圖2傳輸線仿真測試系統(tǒng)示意圖；
[0055] 圖3Μ端工頻錄波數(shù)據(jù)波形圖；
[0056] 圖4Μ端高頻截取區(qū)間t"波形圖；
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