[发明专利]一种利用正负极性波头时序间隔的单端行波故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是一种雷击点与闪络点不一致时利用正负极性波头时序间隔进行单端行波故障测距的方法。

背景技术

雷击故障是输电线路故障的主要形式之一，且以直击雷为主。当雷电直接击中杆塔塔顶或避雷线时，雷电电流幅值较大，致使一个杆塔距离之内的绝缘子闪络，该情况视为雷击点与闪络点一致。若雷电绕击导线，此时雷电电流幅值较小，雷电行波沿导线传播一段距离后，在一个杆塔距离之外的绝缘薄弱处发生闪络，则认为雷击点与闪络点不一致。雷击点与闪络点位置一致时，测量端得到的行波波头可视为来自于故障点的行波经过折反射形成，该情况不影响单端或双端行波法的测距精度。雷击点与闪络点位置不一致时，线路除了被注入雷电行波外，还存在闪络故障行波，两种行波在线路上反复进行折反射并交替反映在测量端，增加了波头性质识别的难度。

针对雷击点与闪络点位置不一致的情况，目前代表性的测距方法有两种。第一种方法的基本原理是：在雷击侧，由雷电注入引起的电压行波先到达测量端，由故障引起的电压行波后到达测量端，检测到的电压行波起始阶段呈现雷击未故障特征；在闪络侧由故障引起的电压行波先到达测量端，由雷电注入引起的电压行波后到达测量端，检测到的电压行波起始阶段呈现故障特征。利用线路两侧检测到的电压行波线模首波头的幅值进行比较辨识雷击侧和闪络侧，再利用行波双端测距对故障点进行定位，双端行波测距最大的弊端是要求双端采集的数据具备同步性，且需要数据通讯设备和至少两套数据采集装置，建设成本高。第二种方法的基本原理是，雷击点和闪络点不一致时，一定时窗内雷击侧采样到的电流低频分量占总能量的比值小于闪络侧采集到的故障电流占总能量的比值，利用线路两侧的能量分布差异确定雷击点和闪络点的相对位置，该方法受雷电流参数和阻波器边界元件等因素的影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对特高压输电线路雷击点与闪络点不一致的情况，提出一种利用正负极性波头时序间隔进行单端行波故障测距的方法，克服传统双端行波测距设备投入多、要求数据采集同步、需进行数据交换通讯，而传统单端行波测距法测距误差大等问题和不足。

本发明利用正负极性波头时序间隔的单端行波故障测距方法是：

首先，当输电线路发生雷击后，测量端（M端）检测并记录电流行波数据；再根据检测的电流行波相关特性，对雷击点和故障点（闪络点）在输电线路上的分布情况进行判断；

其次，截取故障后一定时间内（4ms）的行波数据，利用小波变换对电流行波数据的模极大值进行求解，在时间轴上得到行波波头；

然后，根据雷击点和故障点（闪络点）在输电线路上分布情况的判断结果，从电流初始行波首次到达测量端（M端）的时刻为起点，在后续                                               时间长度内对到达测量端（M端）的行波波头的极性和到达时刻进行标定；其中，为输电线路的长度，行波在输电线路上的传播速度；

最后，求取正负极性行波波头的时间序列间隔，利用相应的公式求取多组故障距离，对多组故障距离求平均值得到故障测距结果。

所述电流行波相关特性是指：雷击侧，由雷电注入引起的电流行波先到达测量端，由故障引起的电流行波后到达测量端，检测到的电流行波起始阶段呈现雷击未故障特征；闪络侧，由故障引起的电流行波先到达测量端，由雷电注入引起的电流行波后到达测量端，检测到的电流行波起始阶段呈现故障特征；据此相关特性，对雷击点和闪络点在输电线路上的分布情况进行判断。

所述对行波波头的极性标定和求取故障距离的方法是：

1、当雷击点更靠近测量端时

首先，将由雷击点向测量端直接传播过来的初始行波及其在故障点（闪络点）和对端折反射得到的行波波头极性标定为正，其他行波波头的极性标定为负；

然后，将正极性波头按照时间顺序排列起来表示为：

                        （1）

将负极性波头按照时间顺序排列起来表示为：

                       （2）

                          （3）

式（1）、（2）和（3）中，……，……；

再按以下时间序列间隔与故障距离的关系式求取各组故障距离：

                              （4）

                            （5）