一种T型线路故障测距系统及方法与流程

本发明涉及输电系统智能诊断领域，特别是涉及一种T型线路故障测距系统及方法。

背景技术：

随着电力网络的高速发展，T型输电线路的应用越来越广泛。但是，由于T型线路电力输送能力强，负荷大，一旦发生故障可能会造成比常规输电线路更为严重的后果。

但是，T型线路故障定位方法较常规线路而言相对滞后。目前，常用的T型线路故障定位方法为在T型线路的各个分支线路上分别至少安装两套检测装置，利用首波能量判断故障支路，利用故障支路上的检测装置接收到的故障行波进一步确定故障区间，计算故障距离。但是，该方法安装了过多的检测装置从而提高了故障测距成本，同时，该方法需要利用到反射波信息，当线路发生短路故障时，通过故障点的端点(或分支点)反射波能量微弱，造成检测困难。

因此，如何降低T型线路故障测距的成本，同时能够更加简单准确地对故障点进行定位，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种T型线路故障测距系统及方法，可以降低T型线路故障测距的成本，同时能够更加简单准确地对故障点进行定位。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种T型线路故障测距系统，包括：分别设置在T型输电线路的主干线路的两个端点处的第一检测装置和第二检测装置；设置在所述T型输电线路的分支线路上且远离所述主干线路与分支线路交汇点的端点处的第三检测装置；设置在所述T型输电线路的分支线路上且邻近所述主干线路与所述分支线路交汇点的端点处的第四检测装置；与所述第一检测装置、第二检测装置、第三检测装置和第四检测装置通信连接，用于根据所述第三检测装置和第四检测装置所采集到的故障行波首波极性确定故障线路，并根据单线分布式故障测距方法对所述故障线路进行故障定位的处理装置。

优选地，所述处理装置为监控主站主机。

一种T型线路故障测距方法，包括：

预先在T型输电线路的主干线路的两个端点处分别设置第一检测装置和第二检测装置，在所述T型输电线路的分支线路上且远离主干线路与分支线路交汇点的端点处设置第三检测装置；在所述T型输电线路的分支线路上且邻近主干线路与分支线路交汇点的端点处设置第四检测装置；

根据所述第三检测装置和所述第四检测装置所采集的故障行波首波极性确定故障线路；

根据单线分布式故障测距方法对所述故障线路进行故障定位。

优选地，根据所述第三检测装置和所述第四检测装置所采集的故障行波首波极性确定故障线路，包括：

判断所述第三检测装置和所述第四检测装置所采集的故障行波首波的极性是否相同；

若是，则判定所述主干线路为故障线路；

若否，则判定所述分支线路为故障线路。

优选地，当所述主干线路为故障线路时，根据单线分布式故障测距方法对所述故障线路进行故障定位，包括：

计算故障行波的速度v：

计算故障点距所述第一检测装置的距离L_Ax：

其中，L_BD为第三检测装置至第四检测装置的距离，L_AC为第一检测装置至第二检测装置的距离；t_A，t_B，t_C，t_D分别表示第一检测装置、第四检测装置、第二检测装置和第三检测装置检测到故障行波首波波头的时间。

优选地，当所述分支线路为故障线路时，根据单线分布式故障测距方法对所述故障线路进行故障定位，包括：

计算故障行波的速度v：或

计算故障点距所述第四检测装置的距离L_Bx：

其中，L_BC为第四检测装置至第二检测装置的距离，L_AB为第一检测装置至第四检测装置的距离，L_BD为第三检测装置至第四检测装置的距离，t_A，t_B，t_C，t_D分别表示第一检测装置、第四检测装置、第二检测装置和第三检测装置检测到故障行波首波波头的时间。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的T型线路故障测距系统，包括：分别设置在T型输电线路的主干线路的两个端点处的第一检测装置和第二检测装置；设置在T型输电线路的分支线路上且远离主干线路与分支线路交汇点的端点处的第三检测装置；设置在T型输电线路的分支线路上且邻近主干线路与分支线路交汇点的端点处的第四检测装置；与第一检测装置、第二检测装置、第三检测装置和第四检测装置通信连接，用于根据第三检测装置和第四检测装置所采集到的故障行波首波极性确定故障线路，并根据单线分布式故障测距方法对故障线路进行故障定位的处理装置。采用该系统，只需根据设置在分支线路上的两个检测装置所检测到的故障行波的首波极性即可确定故障线路，并根据单线分布式故障测距方法对故障线路进行故障点定位，在T型线路上只需安装四套检测装置即可，减少了检测装置的数量，降低了故障测距成本，同时不需利用反射波信息，提高了测距的可靠性，不存在测量死区。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的T型线路故障测距系统中检测装置的安装示意图；

图2为本发明一种实施方式所提供的一种T型线路故障测距方法流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种T型线路故障测距系统及方法，可以降低T型线路故障测距的成本，同时能够更加简单准确地对故障点进行定位。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的T型线路故障测距系统中检测装置的安装示意图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种T型线路故障测距系统，包括：分别设置在T型输电线路的主干线路的两个端点处的第一检测装置A和第二检测装置C；设置在T型输电线路的分支线路上且远离主干线路与分支线路交汇点的端点处的第三检测装置D；设置在T型输电线路的分支线路上且邻近主干线路与分支线路交汇点的端点处的第四检测装置B；与第一检测装置A、第二检测装置C、第三检测装置D和第四检测装置B通信连接，用于根据第三检测装置D和第四检测装置B所采集到的故障行波首波极性确定故障线路，并根据单线分布式故障测距方法对故障线路进行故障定位的处理装置。

在本实施方式中，优选处理装置为监控主站主机。在本实施方式中，由于第一检测装置、第二检测装置、第三检测装置分别设置在T型线路的三个端点处，其中，第四检测装置在T型输电线路的分支线路上且邻近主干线路与分支线路交汇点的端点处，指的是，如图1所示，第四检测装置安装在分支线路上邻近主干线路的一端，即第四检测装置设置在分支线路上，且其距离主干线路和分支线路交汇点尽可能的近，但是第四检测装置的位置并不和主干线路和分支线路交汇点重合，这使得对于T型线路的检测无死区，该T型线路中任何一处地方出现故障，则该故障点发出的故障行波信号皆会被各检测装置所检测到。发明人研究发现，当主干线路上发生故障时，故障点发出的故障行波在分支线路上会依次通过第四检测装置和第三检测装置，则分支线路上同一相别的第四检测装置和第三检测装置接收到的故障行波极性相同；当分支线路发生故障时，故障点处发出的故障行波分别向第三检测装置和第四检测装置传输，分支线路上同一相别的第三检测装置和第四检测装置接收到的故障行波极性相反，由此，可以判定T型线路的哪条线路发生故障。

在判断出故障线路后，利用四个检测装置所检测的首波波头时间进行故障定位。根据单线分布式故障测距方法对故障线路进行故障定位具体指的是：若故障发生在主干线路上，则利用分支线路上的两个检测装置进行故障行波测速，利用主干线路上的两个检测装置进行故障点测距。具体计算公式如下：

$v=\frac{L_{BD}}{t_D-t_B}$

$L_{Ax}=\frac{L_{AC}}{2}+\frac{t_A-t_C}{2}v$

其中，v为故障行波速度；L_Ax表示故障点距第一检测装置A的距离；L_BD表示第四检测装置B和第三检测装置D之间的距离；L_AC表示第一检测装置和第二检测装置之间的距离；t_A，t_B，t_C，t_D分别表示第一检测装置、第四检测装置、第二检测装置和第三检测装置检测到故障行波首波波头的时间。

需要说明的是，本实施方式只是以故障点距离第一检测装置的距离为例进行说明，也可以计算故障点距离第二检测装置的距离来对故障点进行测距。

当故障发生在分支线路上时，利用第四检测装置与主干线路上两个检测装置的故障行波的首波时差计算行波速度，利用分支线路上的两个检测装置的首波时差进行故障点测距。具体计算公式如下：

或

$L_{Bx}=\frac{L_{BD}}{2}+\frac{t_B-t_D}{2}v$

其中，L_Bx表示故障点距离第四检测装置的距离；L_BC表示第四检测装置和第二检测装置之间的距离；L_AB表示第一检测装置和第四检测装置之间的距离；L_BD表示第四检测装置B和第三检测装置D之间的距离；t_A，t_B，t_C，t_D分别表示第一检测装置、第四检测装置、第二检测装置和第三检测装置检测到故障行波首波波头的时间。

需要说明的是，在本实施方式中，在实际对故障点进行定位，计算第四检测装置和主干线路上的各检测装置的距离时，可以将第四检测装置的位置看做是主干线路和分支线路的交汇点，以方便进行计算。

采用该系统，只需根据设置在分支线路上的两个检测装置所检测到的故障行波的首波极性即可确定故障线路，并根据单线分布式故障测距方法对故障线路进行故障点定位，在T型线路上只需安装四套检测装置即可，减少了检测装置的数量，降低了故障测距成本，同时不需利用反射波信息，提高了测距的可靠性，不存在测量死区。

请参考图2，图2为本发明一种实施方式所提供的一种T型线路故障测距方法流程图。

相应地，本发明还提供了一种T型线路故障测距方法，包括：

S11：预先在T型输电线路的主干线路的两个端点处分别设置第一检测装置和第二检测装置，在T型输电线路的分支线路上且远离主干线路与分支线路交汇点的端点处设置第三检测装置；在T型输电线路的分支线路上且邻近主干线路与分支线路交汇点的端点处设置第四检测装置。

S12：根据第三检测装置和第四检测装置所采集的故障行波首波极性确定故障线路。

其中，根据第三检测装置和第四检测装置所采集的故障行波首波极性确定故障线路，包括：

判断第三检测装置和第四检测装置所采集的故障行波首波的极性是否相同；

若是，则判定主干线路为故障线路；

若否，则判定分支线路为故障线路。

S13：根据单线分布式故障测距方法对故障线路进行故障定位。

当主干线路为故障线路时，根据单线分布式故障测距方法对故障线路进行故障定位，包括：

计算故障行波的速度v：

计算故障点距第一检测装置的距离L_Ax：

其中，L_BD为第三检测装置至第四检测装置的距离，L_AC为第一检测装置至第二检测装置的距离；t_A，t_B，t_C，t_D分别表示第一检测装置、第四检测装置、第二检测装置和第三检测装置检测到故障行波首波波头的时间。

当分支线路为故障线路时，根据单线分布式故障测距方法对故障线路进行故障定位，包括：

计算故障行波的速度v：或

计算故障点距第四检测装置的距离L_Bx：

其中，L_BC为第四检测装置至第二检测装置的距离，L_AB为第一检测装置至第四检测装置的距离，L_BD为第三检测装置至第四检测装置的距离，t_A，t_B，t_C，t_D分别表示第一检测装置、第四检测装置、第二检测装置和第三检测装置检测到故障行波首波波头的时间。

在上述实施方式的基础上，本发明一种实施方式结合PSCAD仿真软件提供了一种T型线路故障定位的具体实例。在本实施方式中，主干线路总长度为110km，分支点位于主干线路中距离第一检测装置60km处，分支点即主干线路和分支线路的交汇处，分支线路长度为40km，行波传播速度为300m/us。故障为A相接地故障，且故障点在分支线路上距离分支点10km处。

根据上述实施方式中的T型线路故障测距方法，在故障发生时，触发各检测装置采集故障行波波形。在本实施方式中，采用haar小波进行奇异值检测，以判断第三检测装置和第四检测装置所检测到的故障行波的极性，结果显示为分支线路A相线路上的两个检测装置采集到的故障行波极性相反，则证明了故障点在分支线路上。第一检测装置、第四检测装置、第三检测装置、第二检测装置检测到的波头时间分别为433us，233us，300us，399us。然后利用上述实施方式中的方法对故障进行定位，可以计算得出行波速度为299.7m/us，测距结果为故障点在距离分支点9.96km处的分支线路上，可以得出测距误差仅为40m，满足测距精度的要求。

综上所述，本发明所提供的T型线路故障测距系统及方法，只需根据设置在分支线路上的两个检测装置所检测到的故障行波的首波极性即可确定故障线路，并根据单线分布式故障测距方法对故障线路进行故障点定位，在T型线路上只需安装四套检测装置即可，减少了检测装置的数量，降低了故障测距成本，同时不需利用反射波信息，提高了测距的可靠性，不存在测量死区。

以上对本发明所提供一种T型线路故障测距系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。