[发明专利]模型自适应输电线路故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模型自适应输电线路故障测距方法，属电力系统继电保护技术领域。

背景技术

电力是国民经济的基础，电力输电线路的畅通是保障电力供应的关键，电力输电线路的故障主要由电力线路测距设备来解决。目前，传统的电力输电线路故障测距系统主要存在以下问题：1)测距结果缺乏优化和综合。故障发生时现场2套保护装置、故障录波器和行波测距装置给出的四种测距结果可能相差较大，导致运行人员不知采用那个测距结果，从而使测距结果失去价值。2)对于复杂的电网情况，目前任一种测距算法均不能全部达到最佳效果。行波故障测距需要双端通信，对于通信失败或未接入双端行波测距系统的线路，双端测距会失效；而且，单端行波故障测距可靠性不高，单独使用单端行波测距的成功率较低。总体而言，目前的行波测距精度离散性很大，在某些情况下很精确，而某些情况下测距失效，可靠性还有待于提高。而基于工频电气量的故障录波器只能采用单端数据实现故障定位，从原理上就不存在优势。3)目前各种测距算法均未充分考虑每条线路的结构性差异，如保护装置的测距算法未考虑同杆并架双回线路情况；行波测距装置未考虑灾变情况下，通道中断后的单端行波测距算法，以及行波测距失败后的测距方式。4)目前测距算法对故障测距过程中影响因素缺乏综合分析。故障时刻的过渡电阻或线路分布电容和其他因素的影响，可能导致基于行波或阻抗的故障定位算法的不准确；目前各种测距系统或装置仅仅实现了电气距离的测量，未能综合考虑输电线路弧垂、转角等因素影响。5)超高速继电保护和断路器的应用，可用于故障定位的数据窗越来越短，使得传统的基于频域的故障定位方法失效。因而对于具体的输电线路和故障状况，研究鲁棒性较好的故障测距算法，并最终给出唯一可信、精确的测距结果将十分必要。

发明内容

本发明的目的是，针对传统测距系统存在的问题，提供一种模型自适应输电线路故障测距方法，在不增加投资的基础上，通过获取现有的单端或双端故障录波数据和行波故障定位系统的录波数据，根据具体线路和具体故障情况，自适应选择最优的故障测距算法；并且对故障录波、继电保护和行波测距等四种测距结果进行综合分析判断，给出唯一精确的故障测距结果。

本发明的技术方案包括以下步骤：

(1)建立实际电网输电线路模型

通过现场试验获得的数据，计算实际电网线路参数和系统参数，包括系统阻抗，线路阻抗，线路波阻抗和传播系数，对地电导和分布电容等参数，建立与实际电网输电线路对应的物理模型和分布参数模型，据此得出各线路在不同频带下的等值模型，为模型自适应输电线路故障测距提供线路参数库。

(2)构建故障监测数据平台

在故障测距主站实现各类监测数据的上传，为实现多种自适应综合测距方法提供数据平台。在主站可以利用故障线路两端录波器上传的监测数据，实现基于工频电气量的双端测距，填补了利用电气量测距的理论缺陷。在主站获取行波故障测距、保护测距结果并在主站获取录波器双端测距的基础上，结合测距子站对两类测距结果的初步综合利用和比对，在测距主站层面实现更可靠更多样的综合测距方法，如在测距主站利用多端信息解决行波波速的不确定、线路弧垂和杆塔转角影响测距精度等问题的优化测距方法。

(3)综合四种测距结果的优化测距方法

在不增加投资的基础上，通过获取现有的单端或双端故障录波数据和行波故障定位系统的录波数据，根据具体线路和具体故障情况，自适应选择最优的故障测距算法。

双端行波故障测距是目前行波故障测距应用最广泛的方法，可靠性和测距精度都相对较高，同时双端行波法测距受双端同步采集及双端通信等因素影响其精度具有一定的离散性，即测距成功时精度较高，而测距失败时则无法给出测距结果或者结果偏差较大；故障录波器与继电保护装置均利用基于工频电气量的测距方法，若利用单端电气量测距，其本身从原理上就存在缺陷。对于光纤差动保护可获得双端电气量测距结果，但其采样频率相对较低，因此在主站利用采样频率较高的录波器数据实现双端电气量测距，从根本上对测距原理的应用进行了提升，其鲁棒性和精度将有一定的提高，并将该结果作为电气量测距的主要参考结果。因此，在四种测距方法中录波器双端测距结果鲁棒性最高，在测距成功的前提下行波故障测距的精度最高。

对故障发生时现场2套保护装置、故障录波器和行波测距装置给出的四种测距结果进行综合分析判断，给出唯一精确的故障测距结果。

(4)基于多端行波数据的故障测距结果优化