基于色散校正的双端行波故障测距方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种行波故障双端测距方法，尤其是一种基于色散校正的双端行波故 障测距方法，属于电力系统故障定位技术领域。
【背景技术】
[0002] 输电线路担负着远距离输电的重任，常暴露在野外，且多为山区丘陵地形，易发 生故障。故障如不能及时排除，易导致多重故障，引发大面积停电，特别在冰灾、地震、台 风等极端情况下，严重危及电网安全运行，影响社会稳定。故障后迅速切除故障线路和快 速、精确地故障测距技术，不仅可以减少线路故障带来的经济损失，而且具有重大的社会效 益和经济效益。电力线路故障时，故障点产生暂态行波信号，并以接近光速的速度向线路 两端传播，行波信号在波阻抗不连续点会发生折射、反射，所以可以利用暂态行波进行故 障测距。暂态行波信号不易受系统运行方法、过渡电阻、接线方式、线路分布电容的影响。因 此，基于行波传输原理的行波测距技术一直以来受到国内外研究者的关注，并得到了广泛 的应用。
[0003] 线路故障时沿线传播的暂态行波信号具有从低频到高频的连续频谱。行波在传播 过程中，受线路参数频变的影响，行波的不同频率分量具有不同的衰减和速度，即行波色散 效应。行波色散效应给精确确定行波到达时间和波速度带来困难。行波色散效应对于单回 架空输电线路测距精度的影响尚可以接受，但对于频率相关性更强、色散更加严重的双回 输电线路和高压电缆线路，行波色散对行波测距带来的影响不容忽视。因此，校正行波色散 效应，提高行波测距的精确度和可靠性具有重要应用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于色散校正的行波故障测距方法，提高行 波测距方法的测距精确度。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种基于色散校正的双端行波故障双端测距方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1 :在输电线M端和N端分别安装电流行波信号提取装置，获取输电线M端和 N端的三相电流行波信号iM(t)和i N(t);
[0008] 步骤2 :计算50Hz频率下的解耦矩阵T :
[0010] 式中Y、Z为解耦频率CO单位长度的导纳矩阵和阻抗矩阵，Y为解耦频率《的传 播常数矩阵，Y。、Y p y 2分别为解耦后〇模、1模和2模的传播常数；
[0011] 步骤3 :设定模量m为1或2,解耦输电线M、N端的三相电流行波信号iM(t)、iN⑴， 得到解耦后的行波分别为、M(t)、、N(t):
[0012] in>，M⑴=T HM(t)
[0013] in,N(t) = THn (t) (2)
[0014] 步骤4 :设定小波变换的Lipschitz指数的初始值和Lipschitz指数的阈值；
[0015] 步骤5 :根据双端行波故障定位原理计算故障点到所述输电线M、N端的距离1#口 In;
[0016] 步骤6 :设定一个以上离散频率，选取1模或2模的传播常数计算各离散频率下的 传播系数Hm (co )、Hn (co )，由其拟合行波传输函数Am (co )、An (co )，所述传播系数的计算方法 为：
[0019] m 等于 1 或 2;
[0020] 步骤7 :计算行波传输函数AM(?)、AN(?)的逆对应的单位脉冲响应fM(t)、f N(t);
[0021] 步骤8:计算色散校正后的信号i' Jthi' ：
[0022] i' n>，M ⑴=in，M(t)*fM(t)
[0023] i' m,N(t) = injN(t)*fN(t) (4)
[0024] 步骤9 :根据双端行波故障定位原理，由校正后的行波信号i' ^(t)、i' 计 算校正后故障点到输电线M、N端的距离I' M和I' N；
[0025] 步骤10 :对色散校正后的信号i' 、i' 进行小波分解；计算小波变换 的 Lipschitz 指数；
[0026] 步骤11:将所述色散校正后的信号i' ^(t)作为待校正信号、 M(t)、 in，N(t)，用校正后故障点到输电线M、N端的距离I' M和I' N更新故障点到输电线M、N端 的距离Im和I N;
[0027] 步骤12 :判断连续两次计算的Lipschitz指数之差是否小于所述Lipschitz指数 的阈值，如果是，转向步骤13,否则，转向步骤6 ;
[0028] 步骤13 :输出故障点到输电线M、N端的距离Im和I N。
[0029] 4、根据权利要求1所述的一种基于色散校正的双端行波故障测距方法，其特征在 于：
[0030] 所述步骤5和步骤9采用的计算故障点距离的方法相同，包括以下步骤：
[0031] 步骤1' ：利用连续小波变换模极大值法提取输电线M端和N端的电流行波信号 Dt)、ijt)出现奇异点的时间Tm和T N;
[0032] 步骤2' ：计算50Hz频率的行波传输速度V :
[0034] 式中，P (w)为相位系数；
[0035]步骤3'：计算故障点距离：
[0038] 其中：L为所述M、N两端输电线的长度。
[0039] 5、根据权利要求1所述的一种基于色散校正的双端行波故障测距方法，其特征在 于：
[0040] 所述步骤10包括以下步骤：
[0041] 步骤10-1:对色散拟合后的信号i' ^(t)进行5层小波分解；
[0042] 步骤10-2 :寻找分解后每层上的小波变换模极大值；
[0043] 步骤10-3 :计算小波变换的Lipschitz指数a :
[0045] 式中a:、a2、a4、a5分别为第一至第五层小波变换模极大值。
[0046] 本发明的有益效果在于：
[0047] 目前广泛采用的双端行波测距方法，故障距离由两个参数决定，一是故障行波到 达时间差，另一个是故障行波速度。行波在传播过程中，受线路参数频变的影响，行波的不 同频率分量具有不同的衰减和速度，即行波色散效应。行波色散效应给精确确定行波到达 时间和波速度带来困难。因此，行波到达时间和波速度的误差对行波测距精度的影响不容 忽视。本发明解决了行波色散对行波测距带来的影响这一行波故障测距领域的难点问题， 提高了行波故障测距的精度，不仅可以减少线路故障带来的经济损失保证电网安全稳定运 行，而且具有重大的社会效益和经济效益。
【附图说明】
[0048] 图1为基于色散校正的双端行波故障双端测距方法的流程图。
【具体实施方式】
[0049] 实施例1 :
[0050] 如图1所示，一种基于色散校正的双端行波故障双端测距方法，包括以下步骤：
[0051] 步骤1 :在输电线M端和N端分别安装电流行波信号提取装置，获取输电线M端和 N端的三相电流行波信号iM(t)和i N(t);
[0052] 步骤2 :计算50Hz频率下的解耦矩阵T :
[0054] 式中Y、Z为解耦频率co单位长度的导纳矩阵和阻抗矩阵，Y为解耦频率《的传 播常数矩阵，Y。、Y p y 2分别为解耦后〇模、1模和2模的传播常数；
[0055] 步骤3 :设定模量m为1或2,解耦输电线M、N端的三相电流行波信号iM(t)、iN (t)， 得到解耦后的行波分别为、M(t)、、N(t):
[0056] in，M(t) = T HM(t)
[0057] im,N(t) = THn (t) (2)
[0058] 步骤4 :设定小波变换的Lipschitz指数的初始值和Lipschitz指数的阈值；