[发明专利]一种提高单端行波测距可靠性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是一种自然频率测距与单端行波测距相结合提高单端行波测距可靠性的方法。

背景技术

单端行波测距是利用故障点初始行波波头和故障点反射行波波头到达测量端的时刻差进行故障测距的。其测距公式为：                                               ，式中为故障距离、为行波传播速度、和分别为故障初始行波和故障点反射行波到达测量端的时刻。由公式可以看出：正确辨识行波是否来自故障点、精确标定故障点行波到达测量端的时刻和准确确定行波传播速度是该方法的关键。然而，由于噪声和干扰的影响，使得测量端得到的电流行波具有奇异性，采用小波变换求模极大值时，时间轴上会出现一系列不同性质的行波波头，给来自于故障点行波波头的辨识带来了一定困难，特别容易造成对故障点反射波波头的误判。

从故障行波产生和传播的过程来讲，当输电线路的某一点发生故障时，故障点产生的电流或电压行波分别向故障点两侧进行传播，当行波遇到波阻抗不连续的点时，行波在该点发生折反射，并在测量端上得以反映。故障行波在故障点和测量端多次折反射形成反映故障位置的自然频率，故障行波在测量端和对端多次折反射形成反映线路全长的自然频率。通常情况下，故障行波形成的自然频率分布中最低次频率幅值最大，其他频率分量随频率增高而降低。由此看出，自然频率测距是利用测量端得到的故障行波波头多次折反射形成的高频分量进行故障测距的，该方法不依赖于某一两个行波波头的精确检测和时刻标定，但与故障行波过程持续的时间有密切关系。对于母线为多出线结构且故障类型为单相接地故障的情况，自然频率测距的计算公式为；式中，为主自然频率且满足、为故障行波从故障点传播至测量端的时间，为行波传播速度。

发明内容

    本发明的目的是提供一种提高输电线路单端行波测距可靠性的方法，借助自然频率法对单端行波法求得的若干个疑似故障距离进行辨识，确定有效的计算值，解决单纯利用单端行波法测距时噪声和干扰的影响增加故障点反射波波头的辨识难度、降低测距可靠性的缺点，提高单端行波法故障测距的可靠性。

本发明提高输电线路单端行波测距可靠性的方法是：首先利用单端行波测距求出若干个疑似故障距离、…（……），然后利用自然频率法求出故障距离，再将与、…进行逐一比较，若，则为故障距离的计算值。具体按以下步骤实施：

A、输电线路发生单相接地故障后，测量端检测并记录故障电流行波，对故障电流行波进行小波变换并求模极大值，对故障电流初始行波波头和疑似故障点反射波波头及其到达测量端的时刻进行标定；

B、利用单端行波测距公式，计算疑似故障距离，记为、…（……）；式中为故障距离、为行波传播速度、和分别为故障初始行波和故障点反射行波到达测量端的时刻；

C、对故障电流行波进行FFT变换（Fast Fourier Transformation快速傅里叶变换），得到故障线路的自然频率分布，将其中的主要成分确定为反映故障电流行波频率特征的主自然频率；

D、利用自然频率测距公式，计算故障距离；式中为主自然频率且满足、为故障行波从故障点传播至测量端的时间，为行波传播速度；

E、将与、…进行逐一对比，当时，确定为故障距离的计算值。

本发明的原理是：在输电线路行波测距中，可以采用单端行波测距或自然频率测距方法，对比单端行波测距公式和自然频率测距公式发现，两套公式均需对行波传播速度进行选定，从该变量的选取来讲，两套公式存在相同的误差风险。但对于单端行波测距而言，若能在测量端时间轴上准确辨识故障初始行波和故障点反射行波的波头，其对应到达测量端的时刻和就很容易进行标定。而自然频率法测距公式中，还需对主自然频率进行精确计算，其精确度直接影响到测距精度。因此，从确定、和两组变量来讲，、的确定依赖于波头性质的辨识，影响的是可靠性；而的确定依赖于计算方法，计算方法影响的是精确度。因此，将两种方法相结合，选定单端行波法作为测距的主要方法，自然频率法作为增强单端行波法故障测距可靠性的有效工具，将自然频率法计算求得的故障距离，与单端行波测距公式计算的疑似故障距离、…进行逐一对比，进而确定故障距离的计算值，可以大大提高故障测距的可靠性。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本方法本质上还是单端行波测距法，只需要安装一组检测设备，建设成本低。

2、本方法在对故障点反射波波头进行标定时，需要标定的是一组疑似故障点反射波波头，比精确标定波头的难度低。