一种阻抗法和行波法相结合的行波综合测距方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统传输线路故障测距领域，尤其是在高压、长距离、地形复杂、 巡线困难的电力传输网络中，能够正确的判断故障线路和准确的定位故障点。
【背景技术】
[0002] 现有的电力系统传输线路的故障测距方法主要有阻抗法和行波法两种，这两种测 距方式在使用的过程中均有各自的优缺点。
[0003] 阻抗法通常作为微机保护及录波装置的附加功能，具有启动定值量化、投资少等 特点，但其测距精度受过渡电阻、分布电容、系统运行方式等因素的影响较大，精度上不能 满足电力系统对测距精度的要求。
[0004] 行波法测距包含单端法行波测距和双端法行波测距。单端法行波测距不需要传递 对侧数据、不受通信技术条件限制，具有投资小、实施简单、测距精度高等特点，但单端法行 波测距需要考虑行波的衰减及母线的反射等因素，存在识别反射波困难等情况；双端法测 距只识别行波首波头，不用辨别反射波，测距精度高，很好的解决了单端测距存在的问题， 但双端法测距要求两侧装置要接入统一的、稳定的时钟信号源并且要求两侧通信的线路具 有很高的可靠性，否则很容易造成双端测距失败的情况。另外，无论是单端行波法测距还 是双端行波法测距，其启动定值均不能量化，实际运行中启动门槛设置往往较低，容易误启 动，一次故障发生时往往会启动多次，即产生多个行波故障文件，需要参考对应保护装置的 录波文件来识别到底哪个才是真正的故障文件。
[0005] 因此，现有的力系统传输线路的故障测距无论是阻抗法还是行波法均存在一定的 局限性，不能满足实际的需要。
【发明内容】
[0006] 为解决电力系统传输线路中单纯依靠阻抗法测距时测距精度不能满足测距要求、 易受过渡电阻等因素影响，单纯依靠行波法测距时装置容易误启动，且单端测距时存在识 别反射波困难，双端测距时存在网络不稳定、对时信号丢失等因素影响，提出了一种阻抗法 和行波法相结合的综合测距方法，既避免了单纯行波法测距中存在的误启动现象，又提高 了输电线路故障测距的可靠性。
[0007] 为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
[0008] -种阻抗法和行波法相结合的行波综合测距方法，包括以下步骤：
[0009] 工频数据采集单元实时采集线路两端的工频电压和工频电流数据，高频数据采集 单元实时采集线路两端的高频电流通道数据，根据实时监测的工频电压和工频电流数据判 断是否发生故障；
[0010] 工频启动量判断出故障后即刻进行工频电压、工频电流数据录波操作，同时进行 高频行波电流录波操作，录波完成后得到线路两端的对应的工频录波文件以及高频电流录 波文件；
[0011] 通过对记录的工频录波数据进行启动相判断，电压、电流有效值的计算，利用阻抗 法分析分别得到线路两端对应的故障线路号、故障时刻、故障点距线路的双端阻抗测距长 度以及故障点距线路的单端阻抗测距长度；
[0012] 以阻抗法获得的故障线路号、故障时刻为参考，对记录的与工频录波数据分别对 应的高频行波电流数据进行行波法分析，得到线路一端的双端测距长度和单端测距长度， 以及线路另一端的双端测距长度和单端测距长度；
[0013] 对利用阻抗法获得的线路两端的测距长度与利用行波法获得的线路两端的测距 长度与线路长度之间的关系给出故障点距线路一端的行波综合测距长度。
[0014] 进一步的，工频数据采集单元对应的工频采样频率为5KHz、高频数据采集单元对 应的高频采样频率为2MHz;工频判断录波启动的方式包括电压和电流通道越限、突变启 动，零序和负序电流突变、越限启动，零序和负序电压突变、越限启动以及开关量启动。
[0015] 进一步的，工频录波数据和高频电流录波数据都带有统一标准，为GPS或北斗的 绝对时间戳信息，工频录波文件名称和高频录波文件名称均以启动时的绝对时间作为文件 名称。
[0016] 进一步的，工频录波文件以及高频录波文件其录波长度可配置。
[0017] 进一步的，故障线路号是根据工频判断出启动录波操作的故障相得到的。
[0018] 进一步的，故障时刻是对得到的工频录波数据中的电压和电流数据进行突变值检 测后得到的。
[0019] 进一步的，双端阻抗测距长度是通过对两侧的工频录波数据文件中的电压和电流 量列写微分方程得到的；而单端阻抗测距长度则是通过分别对两侧的工频录波文件中的电 压和电流量进行计算，得到故障发生时线路的阻抗值并与单位长度的线路阻抗相比较得到 的。
[0020] 行波法测距的具体方法为：
[0021] A.确立截取时间窗以提供的故障时刻t。"为基准，前推Ams、后推Bms，确立 [?(]ηι-Α，t^+B]的绝对时间段作为截取时间窗，其中A和B均为可调整参数，且为正实 数；
[0022] B.确立首波、反射波绝对时间：对高频录波文件ym中处于截取时间窗tmR的高频 电流数据进行相模变换、小波变换，得到小波变换模极大值，并对小波变换得到的模极大值 进行幅值筛选，确定初始行波的首波头到达本端的绝对时间和故障点反射波波头到达本 端的绝对时间t2;同理对高频录波文件7"中处于截取时间t"中的数据进行同样处理，得到 该故障产生的初始行波的首波头到达N端的绝对时间t3以及故障点反射波波头到达N端 的绝对时间t4。
[0023] C.根据绝对时间差计算得到故障点距离M、N端的双端测距长度及故障点距M、N 端的单端行波测距的长度。
[0024] 进一步的，所述步骤C中，长度的计算具体为：
[0025] 根据所述绝对时间^和％的时间差计算得到故障点距离Μ端的双端测距长度为：
[0027] 其中Lnn为线路丽总长度，ν为行波传播的速度；
[0028] 根据所述绝对时间^和％的时间差计算得到故障点距离N端的双端测距长度为：
[0030] 根据所述绝对时间^和12的时间差计算得到故障点距Μ端的单端行波测距的长 度为：
[0032] 根据所述绝对时间丨3和14的时间差计算得到故障点距Ν端的单端行波测距的长 度为：
[0033]
.Lmn为线路两端m与η之间的距离，v为行波波速。
[0034] 进一步的，工频录波文件x"与相对应的高频录波文件之间的映射关系通过如下 方式确立：
[0035] 首先以工频录波文件时间即Χηι为基准，前推设定时间T、后推设定时间T，形成一 个绝对时间扫描区间[x"rT，Xni+T];
[0036] 然后扫描查找位于该区间的所有高频录波文件，如果存在多个高速录波文件，则 取与\的时间差的绝对值最小的高频录波文件作为y"。
[0037] 进一步的，对利用阻抗法获得的线路两端的测距长度与利用行波法获得的线路两 端的测距长度进行综合分析给出故障点距Μ端的行波综合测距长度，具体步骤如下：
[0038] 1)如果双端阻抗测距长度、双端行波测距长度均存在，并且测距长度均在线路长 度之内L-e[0，?^η]，Ι^χε[Ο，、]:
[0039] 计算双端阻抗测距长度与双端行波测距长度之差的绝对值L"d为：
[0040] Lmd= |Lmdz-Lmdx
[0041] 如果0彡L"d彡（L^Xi% ):则行波综合测距长度A"取行波双端测距长度，否 则行波综合测距长度A"取阻抗双端测距长度L 为可调整参数；
[0042] 2)如果双端阻抗测距长度L"dze[0,LJ，双端行波测距长度L&为区外，则行波 综合测距长度A"取双端阻抗测距长度L
[0043] 3)如果双端行波测距长度Ue[0,LJ，双端阻抗测距长度L"dz为区外，则行波 综合测距长度A"取双端行波测距长度L
[0044] 4)如果双端阻抗测距长度L"dz为区外，双端行波测距长度Ι^χ为区外，而单端阻抗 测距长度1^_满足L_e[0,LJ，单端行波测距长度L_满足L_e[0,LJ，则进行以下 判断：
[0045] 如果(LmXj%)，则行波综合测距长度Α"^Ι^Ζ，否则行波综合测距长度A" 取1^χ;其中，j为可调整参数；
[0046] 5)如果双端阻抗测距长度L"dz为区外，双端行波测距长度Ι^χ为区外，而单端阻抗 测距长度L_满足L_e[0,LJ，单端行波测距长度L_为区外，则行波综合测距长度A"取 单端阻抗测距长度Ι^ζ;
[0047]6)如果双端阻抗测距长度L"dz为区外，双端行波测距长度为区外，而单端行波 测距长度L_满足[0,LJ，单端阻抗测距长度L_为区外，则行波综合测距长度A"取 单端行波测距长度Ι^χ;
[0048] 7)如果双端阻抗测距长度L"dz为区外，双端行波测距长度Ι^χ为区外，单端行波测 距长度L_为区外，单端阻抗测距长度L_为区外，则行波综合测距长度A"为区外。
[0049] 本发明的有益效果：
[0050] 1、工频采样数据判断录波启动的方式，启动定值量化，能够有效的减少线路的误 启动。
[0051] 2、工频录波数据与高频录波数据对比分析，解决了单纯行波法测距中只能测距不 能分析的问题。
[0052] 3、各种测距算法相结合保证了测距的可靠性，减少了测距失败的情况。
【附图说明】
[0053] 图1综合测距流程图；
[0054]图2传输线仿真测试系统示意图；
[0055] 图3Μ端工频录波数据波形图；
[0056] 图4Μ端高频截取区间t"波形图；
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