[發明專利]一種利用正負極性波頭時序間隔的單端行波故障測距方法

有效

• 申請號: 201310099129.8
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103217626A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 束洪春;田鑫萃;高利
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力系統繼電保護技術領域，具體地說是一種雷擊點與閃絡點不一致時利用正負極性波頭時序間隔進行單端行波故障測距的方法。

背景技術

雷擊故障是輸電線路故障的主要形式之一，且以直擊雷為主。當雷電直接擊中桿塔塔頂或避雷線時，雷電電流幅值較大，致使一個桿塔距離之內的絕緣子閃絡，該情況視為雷擊點與閃絡點一致。若雷電繞擊導線，此時雷電電流幅值較小，雷電行波沿導線傳播一段距離后，在一個桿塔距離之外的絕緣薄弱處發生閃絡，則認為雷擊點與閃絡點不一致。雷擊點與閃絡點位置一致時，測量端得到的行波波頭可視為來自于故障點的行波經過折反射形成，該情況不影響單端或雙端行波法的測距精度。雷擊點與閃絡點位置不一致時，線路除了被注入雷電行波外，還存在閃絡故障行波，兩種行波在線路上反復進行折反射并交替反映在測量端，增加了波頭性質識別的難度。

針對雷擊點與閃絡點位置不一致的情況，目前代表性的測距方法有兩種。第一種方法的基本原理是：在雷擊側，由雷電注入引起的電壓行波先到達測量端，由故障引起的電壓行波后到達測量端，檢測到的電壓行波起始階段呈現雷擊未故障特征；在閃絡側由故障引起的電壓行波先到達測量端，由雷電注入引起的電壓行波后到達測量端，檢測到的電壓行波起始階段呈現故障特征。利用線路兩側檢測到的電壓行波線模首波頭的幅值進行比較辨識雷擊側和閃絡側，再利用行波雙端測距對故障點進行定位，雙端行波測距最大的弊端是要求雙端采集的數據具備同步性，且需要數據通訊設備和至少兩套數據采集裝置，建設成本高。第二種方法的基本原理是，雷擊點和閃絡點不一致時，一定時窗內雷擊側采樣到的電流低頻分量占總能量的比值小于閃絡側采集到的故障電流占總能量的比值，利用線路兩側的能量分布差異確定雷擊點和閃絡點的相對位置，該方法受雷電流參數和阻波器邊界元件等因素的影響較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，是針對特高壓輸電線路雷擊點與閃絡點不一致的情況，提出一種利用正負極性波頭時序間隔進行單端行波故障測距的方法，克服傳統雙端行波測距設備投入多、要求數據采集同步、需進行數據交換通訊，而傳統單端行波測距法測距誤差大等問題和不足。

本發明利用正負極性波頭時序間隔的單端行波故障測距方法是：

首先，當輸電線路發生雷擊后，測量端（M端）檢測并記錄電流行波數據；再根據檢測的電流行波相關特性，對雷擊點和故障點（閃絡點）在輸電線路上的分布情況進行判斷；

其次，截取故障后一定時間內（4ms）的行波數據，利用小波變換對電流行波數據的模極大值進行求解，在時間軸上得到行波波頭；

然后，根據雷擊點和故障點（閃絡點）在輸電線路上分布情況的判斷結果，從電流初始行波首次到達測量端（M端）的時刻為起點，在后續???????????????????????????????????????????????時間長度內對到達測量端（M端）的行波波頭的極性和到達時刻進行標定；其中，為輸電線路的長度，行波在輸電線路上的傳播速度；

最后，求取正負極性行波波頭的時間序列間隔，利用相應的公式求取多組故障距離，對多組故障距離求平均值得到故障測距結果。

所述電流行波相關特性是指：雷擊側，由雷電注入引起的電流行波先到達測量端，由故障引起的電流行波后到達測量端，檢測到的電流行波起始階段呈現雷擊未故障特征；閃絡側，由故障引起的電流行波先到達測量端，由雷電注入引起的電流行波后到達測量端，檢測到的電流行波起始階段呈現故障特征；據此相關特性，對雷擊點和閃絡點在輸電線路上的分布情況進行判斷。

所述對行波波頭的極性標定和求取故障距離的方法是：

1、當雷擊點更靠近測量端時

首先，將由雷擊點向測量端直接傳播過來的初始行波及其在故障點（閃絡點）和對端折反射得到的行波波頭極性標定為正，其他行波波頭的極性標定為負；

然后，將正極性波頭按照時間順序排列起來表示為：

????????????????????????（1）

將負極性波頭按照時間順序排列起來表示為：

???????????????????????（2）

??????????????????????????（3）

式（1）、（2）和（3）中，……，……；

再按以下時間序列間隔與故障距離的關系式求取各組故障距離：

??????????????????????????????（4）

????????????????????????????（5）