专利名称：基于行波固有频率的高压输电线路故障选相方法
技术领域：
本发明涉及电力系统中输电线路故障选相方法，具体为一种基于故障电流行波固 有频率的高压单回线故障选相方法。
背景技术：
目前，我国电力系统广泛采用的选相方法有工频相电流差突变量选相和序分量选 相。当突变量选相保护位于弱电源侧，或发生转换性故障时灵敏度不足甚至会导致误选相； 在保护安装处发生正、反向两点故障时，序分量选相方法可能误动，且需要采集一个周波的 故障数据才能开始判断，其选相速度不能满足超高速保护的要求。基于以上原因，研究故障 后产生的暂态量，实现以暂态信息为判据的选相方法已成为发展快速故障选相的新方向。同时高压输电线路具有明显的分布参数特性，故障发生时产生的电流(电压)波 过程显著，基于行波的故障选相方法也一直受人们所关注。行波选相就是利用行波在传播 过程中携带的故障点信息来完成故障的定位，由于它受过渡电阻等因素的影响小，因此可 以达到较高的准确度。而对行波波头的识别过程比较复杂和困难，且易受各种系统参数变 化和不同故障方式的影响，导致运行人员在实际操作中易出现误差或误判。大量的实践表 明，虽然小波分析、数学形态学等新的数学工具应用于故障测距可以很大程度解决行波波 头提取问题，但从目前的实际应用效果来看，仍然存在由于时域上的行波波头识别技术易 受波形畸变影响而出现的误判问题，而一旦行波波头提取失败，故障选相将失效。基于以上存在的问题，本发明提出一种新的高压输电线路故障选相思路和方法 从频域考察故障相电流，提取电流行波固有频率，由选相逻辑识别故障相，避免了对波头的 识别，选相可靠性高，速度快。
发明内容
本发明的目的是克服现有输电线路故障选相技术的不足之处，提出了一种基于行 波固有频率的输电线路故障选相方法，该选相方法灵敏度高和选相速度快。本发明为解决其技术问题，所采用的技术方案是一种基于行波固有频率的输电 线路故障选相方法，其步骤为A、采集输电线路保护安装处的三相电流信号，由简化克拉克矩阵解耦，得到7个 电流模量，分别为0模量Ici和6个线模量ΙαΑ、IaB、Iac、IeA、I0B、Iec ；B、利用多信号分类的谱估计方法，得到7个电流模量的功率谱图，提取0模量Itl在 50Hz处的能量幅值，在六个线模量IaA、IaB、Iac、IeA、I0B、Iec的谱线提取第一峰值对应的 频率，得到其固有频率主成分频率fm。C、当0模量Itl的功率谱线50Hz处能量幅值大于设定阈值时，判定故障接地，否则 判定故障不接地；对六个线模量IaA、IaB、Iae、IeA、I0B、Iee的固有频率主成分进行比较，找 出固有频率主成分异于其余线模量的特殊模量以完成故障选相。与现有技术相比，本发明的有益效果是
本发明从频域的角度出发，提取由暂态行波在输电线路段内往返形成的固有频率 及其主成分，比较不同线模量固有频率主成分大小，得到固有频率主成分异于其余线模量 的特殊模量以确定故障相。该方法不用识别行波波头形状，不必读取行波波头到达时刻，避 免了现有基于时域特征量的行波选相方法识别和提取故障电流行波波头困难的问题，提高 了行波选相的可靠性。其中固有频率频率主成分fm的含义如下理想传输线上传播的行波在当线路两端 为完全反射时在频域上表现为以η/τ为基频的无穷多的谐波之和，这种现象称为行波的 固有频率，其中2 τ为行波往返于线路两端的周期。此固有频率在有损传输线条件下和在 线路两端不完全反射时仍然存在。固有频率频谱中第一个峰值对应的频率fm(> 50Hz)为 其频率主成分，其在功率谱中对应幅值高，奇异性明显，易于分辨读取，本发明取fm为选相 判据。上述的A步中简化克拉克矩阵解耦，得到7个电流模量的变换式为以下3个
(4)
权利要求
1. 一种基于行波固有频率的高压输电线路故障选相方法，其步骤为A、采集输电线路保护安装处的三相电流信号，由简化克拉克矩阵解耦，得到7个电流模量，分别为0模量Itl和6个线模量I, B、利用多信号分类的谱估计方法，得到7个电流模量的功率谱图，提取0模量1(|在50泡 Ibc的谱线提取第一峰值对应的频率，处的能量幅值，在六个线模量I ( 得到其固有频率主成分频率fm ；C、当0模量Itl的功率谱线50Hz处能量幅值大于设定阈值时，判定故障接地，否则判定 故障不接地；对六个线模量IaA、IaB、Iae、IeA、I0B、Iee的固有频率主成分进行比较，找出固 有频率主成分异于其余线模量的特殊模量以完成故障选相。
2.根据权利要求1所述的基于行波固有频率的高压输电线路故障选相方法，其特征在 于，所述的A步中简化克拉克矩阵解耦，得到7个电流模量的变换式为以下3个
3.根据权利要求1所述的基于行波固有频率的高压输电线路故障选相方法，其特征在 于，所述的C步中，故障选相的具体方法如下(1)若判断故障不接地，且3个α模量IaA、IaB、IaC的固有频率主成分都相等，则为三 相短路；若某一 α模量固有频率主成分异于其他α模量，则为两相相间短路，该α模量为 特殊模量，对应的基准相为非故障相；(2)若判断故障接地，而某一α模量固有频率主成分异于其他α模量，则为两相接地 短路，该α模量为特殊模量，对应的基准相为非故障相；若三个α模量固有频率主成分都 相等，而某一 β模量固有频率主成分异于其他β模量，则为单相接地，该β模量为特殊模 量，对应的基准相为故障相。
全文摘要
一种基于行波固有频率的输电线路故障选相方法，采集输电线路保护安装处的三相电流信号，作为输入量；将采集到的三相电流由简化克拉克矩阵解耦，得到7个不同的电流模量；利用多信号分类的谱估计方法，绘制不同电流模量的功率谱图，提取0模量固有频率主成分处的能量及六个线模量固有频率主成分；根据0模电流固有频率主成分能量与设定阈值的大小关系判断故障是否接地；比较不同线模量固有频率主成分大小，得到固有频率主成分异于其余线模量的特殊模量以确定故障相，完成故障类型识别。本发明在各种故障条件下均能可靠识别故障类型，其在各种系统运行条件下均有很高的灵敏度和可靠性，且对抗干扰性好，设备无特殊要求，易于实现超高速保护。
文档编号G01R31/02GK102095996SQ20101057320
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月4日 优先权日2010年12月4日
发明者何正友, 李小鹏, 林圣 , 陈双 申请人:西南交通大学