[发明专利]基于谐振频率的输电线路的单端故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路测距，特别是涉及一种基于谐振频率的输电线路的单端故障测距方法。

背景技术

电力行业一直都非常重视输电线路故障点定位问题。随着电力系统的不断发展，超高压、长距离输电线路越来越多，线路故障点的准确定位更彰显其重要性。输电线是连接发电站和用户的渠道，当输电线出现故障时，需要及时发现和定位故障点，才不至于因故障给生产生活带来不便甚至损失。对输电线路故障点的迅速准确地定位，还可以减轻巡线负担，及时发现安全隐患，加快线路恢复供电，减少因停电而造成的经济损失。

传统的对输电线路故障测距的方法主要包括阻抗法和行波法等。阻抗法由于不考虑过渡电阻、线路参数及系统参数(线路换位方式等)、故障暂态谐波等因素的影响，导致测量结果存在测距误差大，通常只作为一个辅助的手段，实现粗定位。行波法采用小波分析法识别波头、定位波头，然而因为受到采样频率、线路干扰和波形畸变等影响，常常产生波头难识别、波头精确定位难等状况，大大减低了测量的精度，甚至导致测距失败。也有采用基于行波固有频率的方法实现线路故障的单端测距，该方法是以频谱估计作为手段，得到线路的固有频率，而这个估计值与真实值之间容易产生较大的偏差，最终降低了测量的精度。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于谐振频率的输电线路的单端故障测距方法，其具有较高的测量精度。

一种基于谐振频率的输电线路的单端故障测距方法，包括如下步骤：

从输电线路的一端提取电压故障信号；

对所述电压故障信号进行高通滤波和快速傅里叶变换，得到所述电压故障信号的第1、2、3个谐振点频率；

根据所述第1、2、3个谐振点频率与故障点距离的函数关系曲线，计算得到所述故障点距离；

其中，所述第1、2、3个谐振点频率与故障点距离的函数关系曲线采用如下步骤获得：

建立实际输电系统的仿真模型；

以第一步长从距离为零开始逐步对故障点到测量端的距离进行取值，模拟输电线故障；

对每一次故障模拟，提取仿真模型的电压故障信号；

对所述仿真模型的电压故障信号进行高通滤波和快速傅里叶变换，得到所述仿真模型的电压故障信号的第1、2、3个谐振点频率，并最终得到第一谐振点频率与故障距离的关系曲线、第二谐振点频率与故障距离的关系曲线以及第三谐振点频率与故障距离的关系曲线；

以故障点一作为所述第一谐振点频率与故障距离的关系曲线的取值终点和所述第二谐振点频率与故障距离的关系曲线的取值起点，故障点二作为所述第二谐振点频率与故障距离的关系曲线的取值终点和所述第三谐振点频率与故障距离的关系曲线的取值起点，将前述的三条关系曲线合成为所述第1、2、3个谐振点频率与故障点距离的函数关系曲线；

其中，所述故障点一为：第一次出现其对应的谐振频率与相隔所述第一步长的下一故障点距离对应的谐振频率相差不超过频率阈值一的故障点；所述某故障点二为：第一次出现其对应的谐振频率与相隔所述第一步长的下一故障点距离对应的谐振频率相差不超过频率阈值二的故障点。

在其中一个实施例中，所述第一步长为0.5千米。

在其中一个实施例中，所述频率阈值一为0.85千赫兹，所述频率阈值二为0.5千赫兹。

在其中一个实施例中，所述高通滤波采用截止频率为4.2千赫兹的椭圆形高通滤波器进行滤波。

在其中一个实施例中，所述根据第1、2、3个谐振点频率与故障点距离的函数关系曲线，计算得到所述故障点距离的步骤具体包括：

若从输电线路的一端提取电压故障信号的第1谐振点的频率大于或等于所述第一谐振点频率与故障距离的关系曲线上故障点一对应的频率，则采用所述第一谐振点频率与故障距离的关系曲线计算故障距离；

若从输电线路的一端提取电压故障信号的第2谐振点的频率小于或等于所述第一谐振点频率与故障距离的关系曲线上故障点二对应的频率，并且大于或等于所述第二谐振点频率与故障距离的关系曲线上故障点二对应的频率，则采用所述第二谐振点频率与故障距离的关系曲线计算故障距离；

若从输电线路的一端提取电压故障信号的第3谐振点的频率小于或等于所述第三谐振点频率与故障距离的关系曲线上故障点二对应的频率，则采用所述第三谐振点频率与故障距离的关系曲线计算故障距离；