基于不受行波波速影响的单端行波故障测距计算方法和测距方法_2

文档序号:9921309阅读:来源:国知局
x〈2L/3区段,故障暂态行波图;
[0099]图5为发明在2L/3〈x〈L区段,故障暂态行波图;
[0100] 图6为发明实施例中康金侧同一母线上3条线路(含故障线路在内)的故障相电流 暂态故障分量波形图;
[0101] 图7为发明图6的小波变换曲线图;
[0102] 图8为发明实例中康绥甲线发生B相接地故障,其中康金侧故障线路电流暂态故障 分量波形图;
[0103] 图9为发明图8的小波变换曲线图。
【具体实施方式】
[0104] 下面结合实施例,对本发明进一步描述,以下实施例旨在说明本发明而不是对本 发明的进一步限定。
[0105] 一种基于不受行波波速度影响的单端行波故障测距计算方法,其步骤:
[0106] 单端行波故障测距算法
[0107] 3.1相模变换
[0108] 三相高压、中压线路存在耦合作用,为了消除三相之间耦合的影响,需要先对行波 分量进行相模变换,将相互耦合的相分量解耦为相互独立的〇、α、β分量。根据凯仑贝尔 (Karr enbauer)变换,三相电流解親为:
[0110]其中:L·、Ie、1〇分别为相电流Ia、Ib、I。凯伦贝尔变换下的α模分量、β模分量和零模 分量。其中零模分量在三相导体和大地之间传播,α模分量在Α相和Β相线路之间传播,β模分 量在A相和C相线路之间传播。α模分量和β模分量仅传播在导体之间,所以又称线模分量。
[0111] 零模分量随着频率升高衰减很严重,一般不选零模分量作为小波变换的对象;而 线模暂态行波信号作为测量信号可以保证足够的灵敏度,可以作为测量信号来进行小波分 析。采用故障电流的α模分量作为测量信号。
[0112] 3.2测距算法
[0113] 在Μ端采集故障电流行波信号。ΜΝ线路不同位置故障,行波传输过程如图2-图5所 不。
[0114] 由图2-图5可见,当线路发生故障时,由故障点同时向Μ母线、Ν母线发出故障行波。 设故障发生时刻为to,初始电流行波到达Μ端的时刻为t 1M,尔后第一或者第二类行波到达Μ 端的时刻为t2M,以及第一、第二或者第三类行波到达Μ端的时刻为t 3M、t4M……
[0115] 设L是线路的全长,X是故障点到母线Μ的距离。
[0116] 根据到达Μ端的第2个行波所属不同类型,线路的全长L可以分为(0,L/2)、(L/2,L) 两个区段;根据到达Μ端的第3个行波所属不同类型,(0,L/2)区段再细分为(0,L/3)、(L/3, L/2)两个子区段,(L/2,L)区段再细分为〇72,2173)、(2173丄)两个子区段。综上所述,线路 的全长L,可以由L/3、L/2、2L/3点分为4个子区段,分别为0〈x〈L/3,L/3〈x<L/2,L/2〈x<2L/ 3,2L/3〈x〈L 〇
[0117] 利用到达Μ端的三(四)个时刻计算行波波速及故障距离。
[0118] 各个区段测距算法推导如下:
[0119] 3.2.1 0〈x〈L/3 区段
[0120] 在0〈x〈L/3区段,故障暂态行波如图2所示。联立以下方程:
[0122]式中,行波传播平均速度V、故障发生时刻to、x为未知数,以小波变换模极 大值对应时刻求得。观察可见,以上联立方程互成比例,无法求得V、x。由网格图2可见,引入 第二类行波到达时刻t4,可得以下方程组:
[0128] -般地,若tP(p 2 4)时刻,对端母线的第1个反射波的透射波到达母线监测端,则 存在:
[0130] 3.2.2 L/3〈x〈L/2区段
[0131] 在L/3〈x〈L/2区段,故障暂态行波如图3所示。
[0132] 在时间区间,列出方程:
[0137] 3.2.3 L/2〈x〈2L/3区段
[0138] 在L/2〈x〈2L/3区段,故障暂态行波如图4所示。
[0139] 在时间区间,列出方程:
[0144] 3.2.4 2L/3〈x〈L区段
[0145] 在2L/3〈x〈L区段,故障暂态行波如图5所示。
[0146] 在时间区间,列出方程:
[0148] 联立以上方程,无解。
[0149] 利用第1类行波到达时刻知,得以下方程:
[0154]根据以上4个区段分析的结果,故障距离函数X,自变量不含行波速度V,仅只与线 路全长以及七山山山(知)等有关,可以直接用于线路的故障定位测距。
[0155] 3.3故障测距流程
[0156]以"三一类"母线(测量端本端为三类母线,对端为一类母线)结构为例,列出了故 障测距流程,如下图4所示。其中,极性组合环节,以初始行波波头小波系数的极性为参考极 性,也即图中第一个到达波头小波系数为负,则第二个到达波头小波系数则为"+" ;若测得 第一个到达波头小波系数为正,则第二个到达波头小波系数则分别为"一"。
[0157] 故障产生在线路中点之前与中点之后,到达母线测量端的第二个行波类别不同, 构成下图故障定位的判据之一。在细分为四个故障区域的过程中,可以将波头极性与测距 公式相结合,互为验证。
[0158] 故障测距流程如图1所示。
[0159] -种基于不受行波波速度影响的单端行波故障测距方法,本发明的第一个实施 例,其步骤:
[0160] a、按照测量端本端为三类母线和对端为一类母线进行行波录波启动,检测初始故 障电流行波并且进行凯伦贝尔变换;
[0161 ] b、对Ια进行一维连续小波变换,提取tl、t2、t3、t4(tp);
[0162] (3、对应小波变换模极大值时刻1:1、12、13、14(1:1)),读取小波系数极性、大小,判定行 波波头极性;
[0163] d、按照一下原则进行极性组合:以初始行波波头小波系数的极性为参考极性,若 测得第一个到达波头小波系数为负,则第二个到达波头小波系数则为"+" ;若测得第一个到 达波头小波系数为正,则第二个到达波头小波系数则分别为"一";
[0164] e、当若测得第一个到达波头小波系数为正和第二个到达波头小波系数则分别为 "一"时,则x〈L/2,根据:
[0165] 式一:
[0170]判定是否符合L/3〈x〈L/2;
[0171 ] f、当测得第一个到达波头小波系数为负,则第二个到达波头小波系数则为"+"时, 贝lJx>L/2,根据:
[0172]式一:
[0177] 判定是否符合2L/3〈x〈L。
[0178] 本实施例之一:故障测距实例一 :2002年4月5日14:33:07,黑龙江绥化电业局所管 辖全长64.3km的220kV康绥甲线发生B相接地故障。其中康金侧同一母线上3条线路(含故障 线路在内)的故障相电流暂态故障分量波形如图6所示。故障线路两端母线都连接有多条其 它线路,均为第3类母线。
[0179] 对故障电流行波进行凯伦贝尔变换,α模分量电流如图7第一行波形所示。对α模分 量电流应用一维连续小波变换,采用消失矩阶数为1 〇的d b 10小波进行分解,尺度j = 1~ 100,则各个尺度下的小波系数如图7第二行所示图形;尺度j = 50时的小波系数如图7第三 行所示波形;尺度1~100的小波系数的最大值如图7第四行所示波形,模极大值位置明显。 沿着采样点方向放大,读取各个波头对应的采样点数如下:
[0180] ti = 62,t2 = 258,t3 = 327,t4=435
[0181] 故障位于(L/3,L/2)区段,带入式(16),测距结果为27.34km,与实际故障距离 27 · 4km 误差为0 · 06km。
[0182] 本实施例之一:2002年4月16日4: 29:39,上述故障实例一康绥甲线发生B相接地故 障,其中康金侧故障线路电流暂态故障分量波形如图8所示。
[0183] 对故障电流行波进行凯伦贝尔变换,α模分量电流如图9第一行波形所示。对α模分 量电流应用一维连续小波变换,采用消失矩阶数为1 〇的d b 10小波进行分解,尺
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