[发明专利]用于输电线路的无参数的基于行波的故障定位

说明书

本发明提供了一种用于在输电线路中进行故障定位的方法和装置。所述方法包括获得(202)在输电线路的第一终端处和第二终端处检测到的行波的第一峰和第二峰的到达时间。所述方法还包括基于从在第一终端处的测量检测到的行波的到达时间与从在第二终端处的测量检测到的行波的到达时间的比较来识别(204，206)输电线路的前半部分、后半部分和中点中的一个为具有故障。因此，利用对应的行波的第一峰和第二峰的到达时间以及输电线路的长度来估计(208，210，212)故障定位。

技术领域

本发明一般地涉及输电线路中的故障定位。更具体地，本发明涉及利用输电线路的两个端部处的测量的基于行波的故障定位。

背景技术

输电线路是用于将电能从发电源传输到负载中心的主干。输电线路经历由诸如风暴、闪电、雪、雨等自然状态引起的故障、以及由鸟类、树枝和其他外部物体引起的绝缘击穿和短路故障。

只有在维修队完成对由故障引起的损坏的修复之后，才能在永久性故障之后恢复供电。为此，必须知道故障定位，否则必须检查整条线路(或其大部分)以找到故障点。如果考虑到布设长达数百公里的高压传输线路，该任务变得更加繁重和耗时。

地下线路和电缆必须从地下露出，从而需要更多的人力和机器，并且在人口密集的地区，必须封锁道路和出入口以执行检查和修复。因此，重要的是要么已知故障的定位，要么可以以良好的准确度来估计故障的定位。这使得可以节省用于检查和修复工作的金钱和时间两者，并且有助于公共设置提供更好的服务并且改进可靠性。换言之，快速识别故障定位提高了可靠性和可利用性，并且减少可能发生的收益损失。

故障定位方法基于输入数量的可利用性而分为两类，即单端型和双端型。根据故障定位原理，故障定位方法分类为基于阻抗的方法、基于人工智能的方法和基于行波的方法。基于阻抗的故障定位方法需要准确地计算基波电压和基波电流。这需要可靠的滤波技术和足够长的故障数据集。

由于低惯性，将可再生能源系统集成到电网可能对电网稳定极限有影响，并且这将需要更快的故障清除保护方案。并且，快速保护(示例行波)方案还将在小于两个周期内清除故障。如果故障快于两个周期得到清除，则电流可能不会达到其稳定状态，并且电压可能不会从其故障状态降至稳态，所以基于阻抗的故障定位器往往不能准确地估计定位。

此外，基于阻抗的故障定位方法依赖于线路阻抗和源阻抗的相互耦合、非均质性、源与线路的阻抗比、故障电阻和故障回路信息等。随着数据采集和信号处理技术的近期改进，在较高的准确度是重要的场景下，行波故障定位器正变得更加流行。基于行波的方法仅需要2毫秒(ms)到3毫秒(ms)的数据来定位故障点，并且不依赖于上述提及的因素。使用行波的故障定位可以通过将该点处的初始行波和/或其反射之间的时间差与传播速度相乘来估计。

基于通信的方法被认为是更准确且可靠的。基于两端的同步测量的行波故障定位方法是已知的。基于行波的方法的准确度取决于线路参数(例如每单位长度的电感和电容)的准确度。由于输电线路的状况不断变化，因此很难准确估计线路参数。

免设置的故障定位方法可以用来避免必须输入线路参数数据。此类方法将需要用于估计所需参数的交替信号。例如，所述方法可能需要架空线模式信号和接地模式信号。接地模式信号高度衰减且不可靠，并且仅对接地故障可用。因此，此类方法可能仅适用于接地故障。

现有的基于通信的方法的准确度高度取决于线路传播速度。传播速度可以通过使用线路参数来计算。此外，这些线路参数难以准确捕获，并且准确度取决于许多实际条件，例如负载、天气、老化、材料属性等。因此，需要可以克服该挑战的准确的故障定位方法。

发明内容

本发明提供了一种不依赖于线路参数的方法。换言之，本发明提供了用于输电线路的无参数的基于行波的故障定位。本发明的系统和方法不需要实验来校准用于部署故障定位解决方案的传播速度。