专利名称：行波距离保护中识别第二个行波的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统领域，更具体的说，是涉及一种行波距离保护中识别第二个行波的方法及装置。
背景技术：
行波距离保护是指利用输电线路短路产生的行波的故障特征构成判据的保护。其原理是利用初始行波和故障点反射波到达测量点的时间差，来确定故障距离，构成距离保护。然而，当电力系统线路发生接地故障，并且故障点距测量点距离较远时，初始行波从故障点向测量点发射来，在测量点接收到第一个到达测量点的行波即为初始行波，在接收到初始行波后，对端母线反射波会在故障点折射并在故障点反射波前领先到达测量点。 这样工作人员很可能就会将对端母线反射波误认为是故障点反射波，或在接收到第二个行波和第三个行波后，无法区分对端母线反射波和故障点反射波，从而影响故障点测距结果的准确性。现有技术中没有合适的能够全面判别第二个行波性质的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种行波距离保护中识别第二个行波性质的方法及装置，以解决行波距离保护中由于存在对端母线反射波而导致的故障点测距结果准确性低的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种行波距离保护中识别第二个行波的方法，包括分别计算故障线路的三相电压故障分量和三相电流故障分量；分别将所述三相电压故障分量和三相电流故障分量进行相模变换，得到O模电压分量和O模电流分量以及分别以A相、B相和C相为基准的I模电压分量和I模电流分量；根据所述O模电压分量和所述O模电流分量计算得到O模电压分量的O模反向行波，同时根据三个I模电压分量和三个I模电流分量计算得到三个I模电压分量的I模反向行波；从所述O模电压分量和三个I模电压分量的反向行波中分别提取初始行波和第二个行波的O模极性与三个I模极性；确定初始行波和第二行波的O模极性分别与三个I模极性的极性关系，将初始行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系对应的与第二个行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系进行比较，并判断三组比较关系中，是否至少存在两组比较关系相同；若是，确定所述第二行波为故障点反射波；若否，确定所述第二行波为对端母线反射波。可选的，所述比较初始行波和第二行波的三组极性关系，并判断三组比较关系中是否至少存在两组比较关系相同，包括
定义XA、Xb和X。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性与I模极性的关系，并定义\、Yb和Y。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述第二行波O模极性与I模极性的关系，极性相同记为1，极性不同记为O ;分别将Xa与\、Xb与Yb和Xc与Yc进行同或运算，得到分别以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性和I模极性的关系与第二行波O模极性和I模极性的关系之间的同或关系La、Lb和Lc ；定义判别值L=LA*LB+LB*L#LA*L。，判断所述判别值是否大于等于I。可选的，所述分别计算故障线路的三相电压故障分量和三相电流故障分量，包括获取故障线路的三相故障电压和三相故障电流；采用叠加原理，计算得到三相电压故障分量和三相电流故障分量。·可选的，所述将所述三相电压故障分量和所述三相电流故障分量进行相模变换，包括分别采用相模电压量变换公式和相模电流量变换公式计算三相电压故障分量和三相电流故障分量。可选的，所述计算O模反向行波和三个I模反向行波，包括采用反向行波求解公式计算得到O模反向行波和三个I模反向行波。可选的，所述提取初始行波和第二个行波的O模极性与三个I模极性，包括采用小波分析法或求导法提取初始行波和第二个行波的O模极性和三个I模极性。一种行波距离保护中识别第二个行波的装置，包括故障分量计算模块，用于分别计算故障线路的三相电压故障分量和三相电流故障分量;模域分量计算模块，用于分别将所述三相电压故障分量和三相电流故障分量进行相模变换，得到O模电压分量和O模电流分量以及分别以A相、B相和C相为基准的I模电压分量和I模电流分量；反向行波获取模块，用于根据所述O模电压分量和所述O模电流分量计算得到O模电压分量的O模反向行波，同时根据所述三个I模电压分量和所述三个I模电流分量计算得到三个I模电压分量的I模反向行波；极性提取模块，用于从所述O模电压分量和三个I模电压分量的反向行波中分别提取初始行波和第二个行波的O模极性与三个I模极性；极性关系计算判断模块，用于确定初始行波和第二行波的O模极性分别与三个I模极性的极性关系，将初始行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系对应的与第二个行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系进行比较，并判断三组比较关系中，是否至少存在两组比较关系相同；第二行波性质确定模块，用于在所述极性关系计算判断模块判断结果为是时，确定所述第二行波为故障点反射波；在所述极性关系计算判断模块判断结果为否时，确定所述第二行波为对端母线反射波。可选的，所述极性关系计算判断模块包括
极性关系定义模块，用于定义XA、Xb和X。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性与I模极性的关系，并定义\、\和Yc分别为以A相、B相和C相位基准时，所述第二行波O模极性与I模极性的关系，极性相同记为1，极性不同记为O ;极性同或模块，用于分别将Xa与YA、XB与Yb和X。与Yc进行同或运算，得到分别以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性和I模极性的关系与第二行波O模极性和I |吴极性的关系之间的同或关系La、Lb和Lc ；判别值定义判断模块，用于定义判别值L=La*Lb+Lb*L#La*L。，判断所述判别值是否大于等于I。可选的，所述故障分量计算模块包括故障参数获取模块，用于获取故障线路的三相故障电压和三相故障电流；
分量计算模块，用于采用叠加原理，计算得到三相电压故障分量和三相电流故障分量。可选的，所述反向行波获取模块包括反向行波计算模块，用于采用反向行波求解公式计算得到O模反向行波和三个I模反向行波。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种行波距离保护中识别第二个行波的方法及装置，所述方法首先将故障电压和电流分量经过相模转换，再从转换得到的模域的分量中提取出初始行波和第二行波的O模极性和三个分别以A相、B相和C相位基准的I模极性，最后将初始行波的O模极性和三个I模极性的极性关系对应的与第二行波的O模极性和三个I模极性的极性关系比较，如果三组比较关系中至少有两组关系相同，则第二行波为故障点反射波，否则为对端母线反射波。本发明实施例公开的方法和装置，能够有效识别行波距离保护中的第二行波，从而判断出正确的故障点反射波，保证故障点测距结果的准确性。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图I为本发明实施例公开的行波距离保护中识别第二个行波的方法流程图；图2为本发明实施例公开的计算电压和电流故障分量流程图；图3为本发明实施例公开的判断初始行波和第二行波极性比较关系的流程图；图4为本发明实施例公开的行波距离保护中识别第二个行波的装置结构示意图；图5为本发明实施例公开的故障分量计算模块结构示意图；图6为本发明实施例公开的极性关系计算判断模块结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一图I为本发明实施例公开的行波距离保护中识别第二个行波的方法流程图，参见图I所示，所述方法可以包括步骤101 :分别计算故障线路的三相电压故障分量和三相电流故障分量。在一个示意性的示例中，计算故障线路的三相电压故障分量和三相电流故障分量的具体流程可参见图2，图2为本发明实施例公开的计算电压和电流故障分量流程图，如图2所示，可以包括步骤201 :获取故障线路的三相故障电压和三相故障电流。步骤201既是采样故障线路的电压量和电流量，其中包括A相、B相和C相的电压 量和电流量。步骤202 :采用叠加原理，计算得到三相电压故障分量和三相电流故障分量。为了便于理解本实施例中各个步骤的处理结果和各个步骤之间的联系，将三相电压故障分量设为uA、uB、U。,将三相电流故障分量设为iA、iB、i。。步骤102 :分别将所述三相电压故障分量和三相电流故障分量进行相模变换，得到O模电压分量和O模电流分量以及分别以A相、B相和C相为基准的I模电压分量和I模电流分量。本实施例中利用克拉克变换对步骤101计算得到的三相电压和电流故障分量进行解耦，计算得到三相电压O模电压分量和分别以A相、B相和C相位基准进行相模变换的I模电压分量，相模电压量变换公式为
0 = Ut =K =11 =\ (Ua + Ub + uc)
3
11I =-(2Ua~Ub~Uc)< j;相模电流量的变换公式及变换方法同相模电
Ul =-(2Ub~Uc~Ua)
uI = -Mfl-ub)
压量变换公式和变换方法类似，在此不再详细赘述。步骤103 :根据所述O模电压分量和所述O模电流分量计算得到O模电压分量的O模反向行波，同时根据三个I模电压分量和三个I模电流分量计算得到三个I模电压分量的I模反向行波。通过解耦的O模电压和电流分量，以及I模电压和电流分量，计算O模电压分量和三个I模电压分量的反向行波；本实施例中，采用反向行波求解公式Ufci=Uci-Z“计算O模电压分量的反向行波；其中，ZcO是O模波阻抗，理想情况下认为是常量；1模电压分量的反向行波的求解公式和计算O模电压分量反向行波的公式类似。步骤104 :从所述O模电压分量和三个I模电压分量的反向行波中分别提取初始行波和第二个行波的O模极性与三个I模极性。本实施例中，采用小波分析法或求导法提取初始行波和第二个行波的O模极性和三个I模极性，共八个极性。包括初始行波的O模极性和三个分别以A相、B相和C相位基准的I模分量极性；还包括第二行波的O模极性和三个分别以A相、B相和C相位基准的I模分量极性。极性包括正极和负极两种。
步骤105 :确定初始行波和第二行波的O模极性分别与三个I模极性的极性关系，将初始行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系对应的与第二个行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系进行比较。在步骤105中，共得到六组极性关系，其中包括初始行波的三组O模极性分别与其三个I模极性的极性关系，还包括第二行波的三组O模极性分别与其三个I模极性的极性关系。本实施例中，将极性关系相同记为1，极性关系不同记为O ;例如，初始行波的O模极性为正，而初始行波的以A相为基准的I模极性为负，则初始行波的O模极性与A相I模极性的极性关系标识为逻辑量O ;再如初始行波的O模极性为负，初始行波的以B相为基准的I模极性同样为负，则初始行波的O模极性与B相I模极性的极性关系表示为逻辑量I。如果初始行波的O模极性与A相I模极性的极性关系为I，第二行波的O模极性与A相I模极性的极性关系也为1，那么就认为初始行波和第二行波的O模极性与A相I模极性的极性比较关系相同；如果前者为0，后者为1，则认为不同，对于初始行波和第二行波的O模极性与B相I模极性和O模极性与C相I模极性的极性比较关系的判断方法类似。步骤106 :判断三组比较关系中，是否至少存在两组比较关系相同，若是，进入步骤107 ;若否，进入步骤108。在一个示意性的示例中，比较初始行波和第二行波的三组极性关系，并判断三组比较关系中是否至少存在两组比较关系相同的流程可参见图3，图3为本发明实施例公开的判断初始行波和第二行波极性比较关系的流程图，参见图3所示，可以包括步骤301 :定义XA、XB和X。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性与I模极性的关系，并定义\、Yb和Y。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述第二行波O模极性与I模极性的关系，极性相同记为1，极性不同记为O。步骤302 :分别将Xa与YA、XB与Yb和Xc与Yc进行同或运算，得到分别以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性和I模极性的关系与第二行波O模极性和I模极性的关系之间的同或关系La、Lb和Lc。步骤302 中，Lj=X Θ YjL2J = XsS Y2JiLc = Xc^ Yp步骤303 :定义判别值L=LA*LB+LB*Le+LA*L。，判断所述判别值是否大于等于I。其中，在分别以A相、B相和C相位基准的是相模变换中，如果至少有两组初始行波的O模极性和I模极性的极性关系与第二行波的O模极性和I模极性的极性关系相同，L的值大于或等于I ;在有两组极性比较关系相同时，L的值为1，当三组极性比较关系都相同时，L的值为3;如果三组极性比较关系中至多只有一组极性比较关系相同，那么L的值为O0步骤107 :确定所述第二行波为故障点反射波。步骤108 :确定所述第二行波为对端母线反射波。需要说明的是，在实际的电力系统中，电力线路会受到电流频率的影响，因此一般的参数测量和计算结果都会出现误差，影响计算参数的准确度。而本发明实施例公开的识别第二个行波的方法，结果不受电力线路的频率影响，因为其识别结果是根据初始行波和第二行波的模域内的极性关系判断而来的。本发明是发明人考虑到电力线路故障时，初始行波、故障点反射波和对端母线反射波的O模分量与分别以A相、B相和C相为基准的I模分量的极性关系不同，通过将初始行波和故障点反射波各模量极性关系与初始行波和对端母线各模量极性关系做比较而研究出的一种不受母线结构影响的区分故障点反射波和对端母线反射波的方法。本实施例中，所述行波距离保护中识别第二个行波的方法通过对初始行波和第二行波的各模量极性关系的比较，能够有效识别第二行波为故障点反射波还是对端母线反射波，提高了行波距离保护中故障点测距的准确定。上述本发明公开的实施例中详细描述了方法，对于本发明的方法可采用多种形式的装置实现，因此本发明还公开了一种装置，下面给出具体的实施例进行详细说明。
实施例二图4为本发明实施例公开的行波距离保护中识别第二个行波的装置结构示意图，参见图4所示，所述行波距离保护中识别第二个行波的装置40可以包括故障分量计算模块401，用于分别计算故障线路的三相电压故障分量和三相电流故障分量。在一个示意性的示例中，所述故障分量计算模块401的具体结构可以参见图5，图5为本发明实施例公开的故障分量计算模块结构示意图，如图5所示，所述故障分量计算模块401可以包括故障参数获取模块501，用于获取故障线路的三相故障电压和三相故障电流；分量计算模块502，用于采用叠加原理，计算得到三相电压故障分量和三相电流故障分量。模域分量计算模块402，用于分别将所述三相电压故障分量和三相电流故障分量进行相模变换，得到O模电压分量和O模电流分量以及分别以A相、B相和C相为基准的I模电压分量和I模电流分量。反向行波获取模块403，用于根据所述O模电压分量和所述O模电流分量计算得到O模电压分量的O模反向行波，同时根据所述三个I模电压分量和所述三个I模电流分量计算得到三个I模电压分量的I模反向行波。所述反向行波获取模块403可以包括反向行波计算模块，所述反向行波计算模块用于采用反向行波求解公式计算得到O模反向行波和三个I模反向行波。极性提取模块404，用于从所述O模电压分量和三个I模电压分量的反向行波中分别提取初始行波和第二个行波的O模极性与三个I模极性。极性关系计算判断模块405，用于确定初始行波和第二行波的O模极性分别与三个I模极性的极性关系，将初始行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系对应的与第二个行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系进行比较，并判断三组比较关系中，是否至少存在两组比较关系相同。其中，在一个示意性的示例中，所述极性关系计算判断模块405的具体结构可以参见图6，图6为本发明实施例公开的极性关系计算判断模块结构示意图，参见图6所示，可以包括极性关系定义模块601，用于定义XA、XB和X。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性与I模极性的关系，并定义YA、Yb和Y。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述第二行波O模极性与I模极性的关系，极性相同记为1，极性不同记为O ;极性同或模块602，用于分别将Xa与YA、Xb与Yb和X。与Yc进行同或运算，得到分别以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性和I模极性的关系与第二行波O模极性和I |吴极性的关系之间的同或关系La、Lb和L。；判别值定义判断模块603，用于定义判别值L=LA*LB+LB*Le+LA*L。，判断所述判别值是否大于等于I。第二行波性质确定模块406，用于在所述极性关系计算判断模块判断结果为是时，确定所述第二行波为故障点反射波；在所述极性关系计算判断模块判断结果为否时，确定所述第二行波为对端母线反射波。本实施例中，所述行波距离保护中识别第二个行波的装置通过对初始行波和第二行波的各模量极性关系的比较，能够有效识别第二行波为故障点反射波还是对端母线反射 波，提高了行波距离保护中故障点测距的准确定。本说明书中公开的装置，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种行波距离保护中识别第二个行波的方法，其特征在于，包括 分别计算故障线路的三相电压故障分量和三相电流故障分量； 分别将所述三相电压故障分量和三相电流故障分量进行相模变换，得到O模电压分量和O模电流分量以及分别以A相、B相和C相为基准的I模电压分量和I模电流分量； 根据所述O模电压分量和所述O模电流分量计算得到O模电压分量的O模反向行波，同时根据三个I模电压分量和三个I模电流分量计算得到三个I模电压分量的I模反向行波； 从所述O模电压分量和三个I模电压分量的反向行波中分别提取初始行波和第二个行波的O模极性与三个I模极性； 确定初始行波和第二行波的O模极性分别与三个I模极性的极性关系，将初始行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系对应的与第二个行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系进行比较，并判断三组比较关系中，是否至少存在两组比较关系相同； 若是，确定所述第二行波为故障点反射波；若否，确定所述第二行波为对端母线反射波。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述比较初始行波和第二行波的三组极性关系，并判断三组比较关系中是否至少存在两组比较关系相同，包括 定义XA、XB和X。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性与I模极性的关系，并定义\、Yb和Y。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述第二行波O模极性与I模极性的关系，极性相同记为1，极性不同记为O ; 分别将Xa与\、Xb与Yb和X。与Y。进行同或运算，得到分别以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性和I模极性的关系与第二行波O模极性和I模极性的关系之间的同或关系La、Lb和Lc ； 定义判别值L=LA*LB+LB*WL。，判断所述判别值是否大于等于I。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述分别计算故障线路的三相电压故障分v量和三相电流故障分量，包括 获取故障线路的三相故障电压和三相故障电流； 采用叠加原理，计算得到三相电压故障分量和三相电流故障分量。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述将所述三相电压故障分量和所述三相电流故障分量进行相模变换，包括 分别采用相模电压量变换公式和相模电流量变换公式计算三相电压故障分量和三相电流故障分量。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述计算O模反向行波和三个I模反向行波，包括 采用反向行波求解公式计算得到O模反向行波和三个I模反向行波。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述提取初始行波和第二个行波的O模极性与三个I模极性，包括 采用小波分析法或求导法提取初始行波和第二个行波的O模极性和三个I模极性。
7.一种行波距离保护中识别第二个行波的装置，其特征在于，包括 故障分量计算模块，用于分别计算故障线路的三相电压故障分量和三相电流故障分量; 模域分量计算模块，用于分别将所述三相电压故障分量和三相电流故障分量进行相模变换，得到O模电压分量和O模电流分量以及分别以A相、B相和C相为基准的I模电压分量和I模电流分量； 反向行波获取模块，用于根据所述O模电压分量和所述O模电流分量计算得到O模电压分量的O模反向行波，同时根据所述三个I模电压分量和所述三个I模电流分量计算得到三个I模电压分量的I模反向行波； 极性提取模块，用于从所述O模电压分量和三个I模电压分量的反向行波中分别提取初始行波和第二个行波的O模极性与三个I模极性； 极性关系计算判断模块，用于确定初始行波和第二行波的O模极性分别与三个I模极性的极性关系，将初始行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系对应的与第二个行波O模极性和三个I模极性的三组极性关系进行比较，并判断三组比较关系中，是否至少存在 两组比较关系相同； 第二行波性质确定模块，用于在所述极性关系计算判断模块判断结果为是时，确定所述第二行波为故障点反射波；在所述极性关系计算判断模块判断结果为否时，确定所述第二行波为对端母线反射波。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述极性关系计算判断模块包括 极性关系定义模块，用于定义XA、Xb和X。分别为以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性与I模极性的关系，并定义YA、YB和Yc分别为以A相、B相和C相位基准时，所述第二行波O模极性与I模极性的关系，极性相同记为1，极性不同记为O ; 极性同或模块，用于分别将Xa与YA、XB与Yb和X。与Yc进行同或运算，得到分别以A相、B相和C相位基准时，所述初始行波O模极性和I模极性的关系与第二行波O模极性和I模极性的关系之间的同或关系La、Lb和Lc ； 判别值定义判断模块，用于定义判别值l=la*lb+lb*l#la*l。，判断所述判别值是否大于等于I。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述故障分量计算模块包括 故障参数获取模块，用于获取故障线路的三相故障电压和三相故障电流； 分量计算模块，用于采用叠加原理，计算得到三相电压故障分量和三相电流故障分量。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述反向行波获取模块包括 反向行波计算模块，用于采用反向行波求解公式计算得到O模反向行波和三个I模反向行波。
全文摘要
本发明公开了一种行波距离保护中识别第二个行波的方法及装置，所述方法首先将故障电压和电流分量经过相模转换，再从转换得到的模域的分量中提取出初始行波和第二行波的0模极性和三个分别以A相、B相和C相位基准的1模极性，最后将初始行波的0模极性和三个1模极性的极性关系对应的与第二行波的0模极性和三个1模极性的极性关系比较，如果三组比较关系中至少有两组关系相同，则第二行波为故障点反射波，否则为对端母线反射波。本发明实施例公开的方法和装置，能够有效识别行波距离保护中的第二行波，从而判断出正确的故障点反射波，保证故障点测距结果的准确性。
文档编号G01R31/08GK102854438SQ20121036457
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者张雪松, 黄晓明, 杨涛, 王慧芳, 吴俊 申请人:浙江省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司