一种基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法与流程

本发明涉及电力，具体是一种基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法。

背景技术：

1、混合线路故障区间快速高效定位问题一直是电网运行的难点，由于架空和电缆参数差异大，故障后区段定位困难，易造成长时间停电。经过不断探索和研究，出现了工频测距、阻抗测距以及分布式行波测距等技术，在一定程度上可解决线路的故障判别问题，具体如下：

2、1.站内继电保护

3、站内继电保护能够监测线路的电流变化、电压变化、频率变化，根据事先设定整定值判定线路是否发生故障(三相短路、两相短路、单相接地等)和出现异常运行状态(过负荷、过电压、低电压等)，迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。但无法判定混合线路故障发生区间，更无法实现故障精确定位。

4、2.阻抗测距法

5、阻抗测距法又称广义的故障分析法，测距装置根据架空输电线路故障时测量到的电压、电流量而计算出故障回路的阻抗。由于线路长度与阻抗成正比，因此根据计算阻抗与线路的参考阻抗便可以求出由装置装设处到故障点的距离。测距装置首先根据采集的电气量进行计算，判断出故障类型，再进入相应的故障类型计程序计算故障回路阻抗。但在混合线路故障定位领域，受线路特征、故障点接地电阻等影响，测距精度有限，区间定位可靠性差。

6、3.工频法

7、工频法通过在混架节点及母线上布置工频电流、电压测量装置，监测各节点处的工频特征。混合线路发生故障时，根据过流情况及工频电流极性方向来判定故障发生区间，投资成本相对较低。但仅能进行故障区间判断，无法实现故障精确定位。

8、4.分布式行波测距法

9、混合线路故障时，故障点处会产生电流、电压行波向线路两端传输，分布式行波测距法通过在所有混架点处布置行波监测终端来提取故障行波，利用两监测终端间提取的行波极性差异来实现故障区间判别，并利用小波变换等方法提取行波波头，通过计算两行波波头时间差来实现故障精确定位。分布式行波测距技术可以很好的解决混架线路故障定位问题，但由于架空-电缆混架处、t接节点等位置必须配置监测装置，且分布式故障监测装置单价较高，当线路节点较多时，投资过大。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，可以大幅减少混合线路配置监测线路数量，在实现精确定位功能基础上，极大程度的降低了投资成本。

2、一种基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，包括如下步骤：

3、步骤(1)：在监测线路母线出口首端安装行波传感器，若监测到明显的电压行波，则认为混合线路发生故障，否则，则判定为无故障；

4、步骤(2)：若混架点处电流测点检测到明显的故障电流，则判定故障发生在电缆段，反之则发生在架空段；

5、步骤(3)：若故障发生在电缆段，则通过行波传感器监测到的第1、第2个行波极性判断故障发生在后半区间或前半区间，并分别进行故障定位；

6、步骤(4)：若故障发生在架空段，则根据故障点位于架空段前半区间时与母线a间距离与故障点位于架空段后半区间时与母线a间距离的距离差的绝对值以及波传感器监测到的第1、第3个行波极性判定故障发生区间，并分别进行故障定位。

7、进一步的，步骤(3)具体包括：若故障发生在电缆段，观察行波传感器监测到的第1、第2个行波极性，若两行波极性相同，则判定故障发生在后半区间，并采用第一公式进行故障定位；若两行波极性相反，则判定故障发生在前半区间，并采用第二公式进行故障定位。

8、进一步的，所述第一公式为：

9、d4＝l架空+l电缆-v电缆×δt/2

10、所述第二公式分为：

11、d3＝l架空+v电缆×δt/2

12、其中，d3、d4分别为故障点位于电缆段前半区间、后半区间时与母线a间距离，v电缆为行波在电缆线中传播速度，l架空为架空线长度，l电缆为电缆线长度。

13、进一步的，步骤(4)具体包括：若|d1-d2|未超过阈值ε，则认为故障发生在中间区间，其中d1为故障点位于架空段前半区间时与母线a间距离，d2为故障点位于架空段后半区间时与母线a间距离；若|d1-d2|超过阈值ε，且行波传感器监测到的第1、第3个行波极性相同，则判定故障发生在前半区间，并采用第三公式进行故障定位；若|d1-d2|超过阈值ε，且行波传感器监测到的第1、第3个行波极性相反，则判定故障发生在后半区间，并采用第四公式进行故障定位。

14、进一步的，所述第三公式为：

15、d1＝v架空×δt/2

16、所述第四公式为：

17、d2＝l架空-v架空×δt/2，

18、其中，v架空为行波在架空线中传播速度，l架空为架空线长度；δt＝ta2-ta1，为行波到达时差，ta1、ta2分别为故障点产生行波第1、第2次到达行波传感器时刻。

19、进一步的，所述阈值ε为架空段中间区间定位阈值，ε＝0.1l架空，l架空为架空线长度。

20、进一步的，所述步骤(1)中明显的电压行波的判断标准是：电压信号高特征频段180hz～850hz内分量出现持续不少于80微秒的突变，该突变时间区段内特征频段电压有效值大于100倍正常条件下特征频段电压分量。

21、进一步的，所述步骤(2)中明显的故障电流的判断标准是：2个工频周期内，工频电流有效值大于正常运行时工频电流有效值的5倍。

22、本发明提出的方法仅需在监测线路首端装1套行波监测终端(传统方法要解决该问题至少装3套)，所给出解决方案能大幅减少混合线路配置监测线路数量，在实现精确定位功能基础上，极大程度的降低了投资成本。

技术特征：

1.一种基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，其特征在于：步骤(3)具体包括：若故障发生在电缆段，观察行波传感器监测到的第1、第2个行波极性，若两行波极性相同，则判定故障发生在后半区间，并采用第一公式进行故障定位；若两行波极性相反，则判定故障发生在前半区间，并采用第二公式进行故障定位。

3.如权利要求2所述的基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，其特征在于：所述第一公式为：

4.如权利要求1所述的基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，其特征在于：步骤(4)具体包括：若|d1-d2|未超过阈值ε，则认为故障发生在中间区间，其中d1为故障点位于架空段前半区间时与母线a间距离，d2为故障点位于架空段后半区间时与母线a间距离；若|d1-d2|超过阈值ε，且行波传感器监测到的第1、第3个行波极性相同，则判定故障发生在前半区间，并采用第三公式进行故障定位；若|d1-d2|超过阈值ε，且行波传感器监测到的第1、第3个行波极性相反，则判定故障发生在后半区间，并采用第四公式进行故障定位。

5.如权利要求4所述的基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，其特征在于：所述第三公式为：

6.如权利要求4所述的基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，其特征在于：所述阈值ε为架空段中间区间定位阈值，ε＝0.1l架空，l架空为架空线长度。

7.如权利要求1所述的基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，其特征在于：所述步骤(1)中明显的电压行波的判断标准是：电压信号高特征频段180hz～850hz内分量出现持续不少于80微秒的突变，该突变时间区段内特征频段电压有效值大于100倍正常条件下特征频段电压分量。

8.如权利要求1所述的基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，其特征在于：所述步骤(2)中明显的故障电流的判断标准是：2个工频周期内，工频电流有效值大于正常运行时工频电流有效值的5倍。

技术总结
一种基于行波极性的混合输电线路单端行波测距方法，包括：若行波传感器监测到明显的电压行波，则认为混合线路发生故障，否则，则判定为无故障；若混架点处电流测点检测到明显的故障电流，则判定故障发生在电缆段，反之则发生在架空段；若故障发生在电缆段，则通过第1、第2个行波极性判断故障发生在后半区间或前半区间，并分别进行故障定位；若故障发生在架空段，则根据故障点位于架空段前半区间时与母线A间距离与故障点位于架空段后半区间时与母线A间距离的距离差的绝对值以及第1、第3个行波极性判定故障发生区间，并分别进行故障定位。本发明可以大幅减少混合线路配置监测线路数量，在实现精确定位功能基础上，极大程度的降低了投资成本。

技术研发人员：艾永恒,仇龙,刘剑星,杨斌,鲁非,付涵,谢诚,严一涛,孙婉桢,袁鹏飞
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司武汉供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1