一种基于故障行波沿线分解及距离标定的三角环网线路单端故障测距方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于故障行波沿线分解及距离标定的Ξ角环网线路单端故障测 距方法，属于电力系统故障测距技术领域。
【背景技术】
[0002] 故障测距的任务就是当线路的某一点发生故障时，通过线路两端的实测电流、电 压及线路阻抗等参数计算出故障距离。通常，输电线故障测距方法主要有两类，一类是阻抗 法，是直接计算故障阻抗或其百分比的算法；另一类是行波法，利用高频故障暂态电流、电 压的行波等来间接判定故障点的距离。
[0003] 输电线路行波故障测距经历了早期行波故障测距和现代行波故障测距两个阶段。 近年来随着硬件制造水平W及计算机技术的飞速发展，现代行波测距技术在很多方面遇到 的困境都得到了突破，但仍存在一些尚未解决或者急需要改进的问题，运些问题主要有：故 障行波的辨识准确度如何提高，行波波头到达测量端时刻如何准确的捕捉，不同输电线路 及电压等级对应的波速怎样选取，利用其它健全线路含有的故障信息怎样实现广域行波测 距等方面。因此，现代行波故障测距在未来发展之路中还要面对许多技术和原理层面上的 挑战。现提出一种基于故障行波沿线分解及距离标定的Ξ角环网线路单端故障测距方法。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于故障行波沿线分解及距离标定的Ξ角 环网线路单端故障测距方法，用W解决上述问题。
[0005] 本发明的技术方案是：一种基于故障行波沿线分解及距离标定的Ξ角环网线路单 端故障测距方法，Ξ角形环网中某一端装有互感器ΤΑι和ΤΑII，当Ξ角形环网中某支路发生 故障时，分别将ΤΑι和ΤΑ。获取到的短时窗内的故障行波数据计算沿线电压分布和沿线电 流分布，根据得到的沿线电压分布、沿线电流分布和波阻抗进行沿线方向行波分解获得沿 线分布的方向行波，再利用其正向行波和反向行波构造测距函数，最后根据ΤΑι和ΤΑII计算 的测距函数分布规律实现Ξ角环网的故障定位。
[0006] 具体步骤为：
[0007] 第一步、读取行波数据：由高速采集装置获得的量测端故障电流行波数据，并截取 故障初始行波到达前1/(2ν)时窗长度和故障初始行波到达后1/ν时窗长度，即总共1. 51/ν 时窗长度的行波数据，其中1 =max化，12,13)，li为丽支路全长，12为NQ支路全长，13为 QM支路全长；
[0008] 第二步、确定故障支路：可W根据保护给出的信息判断故障支路；
[0009] 第Ξ步、根据量测端TAi和TAII获取到的行波数据，并利用相邻健全线路电流行波 和波阻抗来构造电压行波，即： 阳010] Um= ikXZ, (1) W11] 式中，1?为量测端电压，ik为最长健全线路量测端电流，Z。为线路波阻抗；
[0012] 第四步、计算电压电流行波沿线路分布：利用贝杰龙公式计算沿线电压和电流分 别为：
阳015] 式中，下标S表示模量，S= 1，2, ％,为量测端线模电压，i为量测端线模电流， X为离开量侧端的距离，r,单位长度的线模电阻，Z。,历线模波阻抗，V历线模波速度；
[0016] 第五步、计算正向行波与反向行波：
[0017] 正向电压行波为： 阳0 化]u+x,s= (Ux,s+Zc,si、s)/2 (4)
[0019] 反向电压行波为：
[0020] Ux,s= (Ux,s-Zc,six,s)/2 妨
[OOW式中，<历距离量测端X处的正向行波，uX,历距离量测端为X处的反向行波，Uy,,为距离量测端X处的电压行波，i为距离量测端X处的电流行波；
[0022] 第六步、采用式（4)和（5)提取正向行波和反行波的突变：
[002引首先，采用差分运算得到r心，的和:
阳02引 ￡·*_",W为正向行波的差分结果，V」,-W为反向行波的差分结果，Δt为采样间隔；
[0027] 其次，计算差分结果Cdif在一段时间的能量S2u(x，t)，即：
[0030] 式中，5。"心，句为正向行波在一段时间内的能量，S:"- (.V)为反向行波在一段时间内 的能量；
[0031] 第屯步、构造测距函数及故障定位：即测距函数为：
[0032]
(10) 阳〇3引 t郝t2为积分上、下限；
[0034] 第九步、获取故障距离：
[00对 （a)若故障位于！1支路，利用TA满取到行波数据，在行波观测时窗[t0，W (2V)]和[W(2V)，WV]计算测距函数fu,TA"(X)和fu,TAI2(X)的沿线分布突变点，其 对应距离分别记为[X"，Xl2,......]和[X"1,X"2,......];
[0036] 若[X",Xi2,......]中的突变距离Χ*ι和[XIII,Χπ2,......]中的突变距离Χ*ιι满足式 (11)所示的线长约束条件；
[0037] 若χ*ι的极性为负，则故障距离Μ端X*1;
[00測若的极性为正，则故障距离Μ端X*11。
[0039] 化）若故障位于13支路，采用ΤΑII量测端获取到的故障行波数据，在行波观测时窗 [t0，t0+!3/(2V)]和[t0+l3/(2V)，t0+l3/V]计算测距函数fu,TAIIi(X)和fu,TAII2(X)的沿线分布 突变点，其对应距离分别记为[Xll，Xl2,......]和[X"i，X"2,......]; 柳4〇]若[X"，Xi2,……]中的突变距离和[X"1，x"2,……]中的突变距离满足式 (11)所示的线长约束条件；
[OOW若的极性为负，则故障距离Μ端X*1;
[00创若的极性为正，则故障距离Μ端X*11。 阳0创 （a)若故障位于12支路，1 =max(11，12,13)，同时采用ΤΑι和ΤΑ"量测端获取到的 故障行波数据，计算[te，te+l/(2v)]行波分析窗内的测距函数fu,TA"(X)和fu,TAi"(X);W44] 若fu,TA" (X)的正极性最大突变点对应距离X和fu,TAIIl(X)的负极性最大突变点对 应距离X'满足X+X' =化+12+U/2-12时，故障距离TA"量测端X' +13处； W45] 若fu,TAIlω的负极性最大突变点对应距离X和fu,TAIIl(X)的正极性最大突变点对 应距离X'满足X+X' =化+ 12+U/2-ll时，故障距离TA"量测端X' +11处；
[0046] 若fu,TAIl(X)的正极性最大突变点对应的距离X和fu,TAIIl(X)的正极性最大的突变 点对应的X满足χ+α厂X)=化+I2+U/2-I2时，故障距离TA"量测端1厂X+12处；
[0047] 若fu,TAIlω的负极性最大突变点对应的距离X和fu,TAIIl(X)的负极性最大突变点 对应的距离X满足12-X+X' =化+I2+U/2-I1时，故障距离TA"量测端1厂x+li处。
[0048] 其中，t。为故障初始行波到达量测端的时刻；
[0049] x*i+x*"=l' (11)
[0050] 其中，当故障位于I1支路，Γ=li;当故障位于I3支路，1' =13。
[0051] 本发明的有益效果是：
[0052] (1)不需要辨识故障点反射波，易于实现单端测距的自动化。
[0053] (2)利用贝杰龙线路模型具有沿线长维度上的高通滤波器作用，使得测距方法更 具鲁棒性和普适性。
【附图说明】
[0054]图1是本发明实施例1、实施例2、实施例3的输电线路结构图； 阳05引图2是本发明实施例1中所述的故障条件下量测端TAi和TA。电流行波；
[0056] 图3是本发明实施例1中所述的故障条件下测距函数沿线分布，其中（a)为 [t。，t0+li/(2v)]时窗长下测距函数在全长的分布，化）为[t0+li/(2v)，t0+li/v]时窗长下测 距函数在全长的分布；
[0057]图4是本发明实