一种基于行波法的中压配网架空线路故障定位精度提升方法与流程

本发明涉及中压配网架空线路故障定位，具体涉及一种基于行波法的中压配网架空线路故障定位精度提升方法。

背景技术：

1、中压配电网主要包含10kv和6kv两大电压等级线路，直接与用户相连，是用户获得安全、可靠、持续电力供应的重要保障，随着经济的发展，电力需求日益增长，中压配电网的建设和完善对于满足不断增长的电力需求至关重要。工矿企业中中压配电线路在供电系统中扮演着重要的角色，能够输送较大的功率，满足工矿企业各种设备运行的需要，同时，它也能够在较远的距离传输电力，使得供电系统的覆盖范围更广，充分保证工矿企业连续稳定的生产。

2、然而，由于中压配网电力线路的电压较高、架设环境复杂，对线路的绝缘要求也更高，这在一定程度上增加了线路建设和维护的难度和成本，同时，由于工矿企业的设备多样性和生产环境的复杂性，中压配网线路在运行中也面临着一些挑战，例如设备过载、短路、接地等故障，故障后，如何快速排查故障点，缩短停电时间，充分保障生产需求，是线路运维班组重点攻关的方向之一。

3、行波法具备不受接地方式、线路结构等因素影响的优势，已在电力线路故障定位领域得到广泛应用，并形成对应的国家标准《gb/t 35721-2017 输电线路分布式故障诊断系统》，该方法通过在导线两侧安装监测终端，实时采集线路工频、行波信号，结合行波双端定位算法，实现故障的高精度定位功能。

4、结合行波双端定位原理分析，现有行波双端定位方法均是默认线路基础信息、波速信息准确的前提下进行双端定位，即双端定位公式：

5、

6、默认为已知固定参量，仅保障测量的准确性，实现故障点与监测终端的距离的测量，但实际工程中，线路参数很难做到数十米级别的测量精度误差，特别是中压配网线路中，较多线路由于年代久远、结构复杂、后期改造等因素，导致线路全长等基础信息精度极低，甚至基础信息缺失也不在少数，另外，根据现有研究表明，行波在线路中的传输速度和线路材质及波阻抗相关，理想状态下，行波在裸导线中的传输速度为光速，但实际工程应用中，行波波速为一变化量，当前行波定位方法中，行波传输速度普遍设定为架空裸导线中为290m/us，电缆中行波的传输速度为175m/us，未考虑行波波速变化对故障定位精度所带来的负面影响，导致定位结果存在一定的偏差。

7、综上所述，待解决的技术问题为：

8、1）线路基础信息精度不够或线路基础信息缺失对定位精度带来的负面影响，配网线路结构复杂，线路覆盖面积广，且线路常因实际用电需求或防护需求进行改造，导致线路长度的信息变化较大，实际工程中，部分线路由于年代久远、运维困难等因素，无法提供线路长度等基础信息，给双端行波定位方法带来极大的挑战；

9、2）波速为变化量，受线路参数影响较大，准确确定行波传输速度是本发明需解决的难题之一，实际工程应用中，行波传输波速的主要影响因素为行波频率与线路材质，针对理想状态下行波传输速度曲线结合实际工程进行修正，是确保中压配电线路故障定位精度提升的关键方法之一。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于行波法的中压配网架空线路故障定位精度提升方法，以克服上述现有技术中的不足。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于行波法的中压配网架空线路故障定位精度提升方法，包括如下步骤：

3、step1：选择线路长度参数易测的中压配网架空线路作为样本线路；

4、step2：测量所选取样本线路长度参数，记作；

5、step3：选择样本线路监测区段外串入故障行波电流信号作为下一步分析基础样本数据，并该行波电流波形进行fft频谱分析，得到该行波电流“”曲线，再选择振幅最高的频率作为样本行波信号的主频率；

6、step4：根据样本线路长度以及测量主频率的样本行波到达两侧监测终端的时间差，计算主频率在架空线路上的实际波速为；

7、step5：重复step3～step4，选择多次不同故障行波电流信号，以获取多个主频率所对应的架空线路实际波速；

8、step6：以理论上的架空线路行波波速曲线为基础，再以step5中多个主频率所对应的架空线路实际波速为基础修正参数，对行波波速曲线进行修正，得到修正后的曲线；

9、step7：根据线路历史故障，将线路分为两类，若线路存在站内操作所产生的串入行波，则该线路为已有参考信号线路，若线路不存在站内操作所产生的串入行波，则该线路为无参考信号线路；

10、step8：根据step7所分类的不同类型线路，分别修正线路全长参数。

11、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

12、进一步，step1中根据线路杆塔数量选择线路长度参数易测的中压配网架空线路作为样本线路。

13、更进一步，step1中所选样本线路杆塔总数量≤30。

14、进一步，step2中采用激光测距或rtk测距法测量所选取样本线路长度参数。

15、进一步，step5中依赖样本线路计算各频率的波速集合为；

16、取依赖样本线路计算各频率的波速集n中的两相邻的点；

17、按照理论传输速度曲线，得到同频率下理论上的行波波速点，记作；

18、计算过两点的线性方程斜率；

19、以中频率较低的点为参考点，为斜率，构建方程；

20、依据两点，构建两点中垂线方程，则方程为：

21、

22、计算方程与方程的重合点，即为修正后的“频率-波速”点；

23、依据上述步骤，重复操作，得到多个修正后的“频率-波速”点，即可构成修正后的“频率-波速”曲线。

24、进一步，step7中，若线路存在站内操作所产生的串入行波，则该线路为已有参考信号线路，若线路不存在站内操作所产生的串入行波，则该线路为无参考信号线路，站内操作包括但不限于：重合闸以及倒闸。

25、进一步，step8中若线路存在站内操作所产生的串入行波的场景，则修正方法如下：

26、通过fft频谱分析，得到行波信号频谱图，选取频谱图振幅最大的频率作为主频率；

27、根据修正后的“频率-波速”曲线，获取上述行波信号对应的实际波速；

28、根据监测终端采集到的串入行波的时间差，计算线路长度参数：，即为修正后的线路全长。

29、进一步，step8中若线路不存在站内操作所产生的串入行波的场景，则修正方法如下：

30、选取无参考信号线路初次发生区间内故障的行波信号；

31、通过fft频谱分析，得到行波信号频谱图，选取频谱图振幅最大的频率作为主频率；

32、根据修正后的“频率-波速”曲线，获取上述行波信号对应的实际波速；

33、以已有不精确的线路全长信息为基础，结合双端定位算法，计算故障点距离监测终端的位置；

34、

35、现场巡线，确定故障点实际位置，与监测终端之间的实际距离为；

36、根据巡线结果，结合不精确线路全长信息，以等比关系得到线路实际长度信息：

37、

38、式中分别为两侧监测终端采集到的行波波头时间；

39、即为修正后的线路全长。

40、本发明的有益效果是：与现有行波双端定位手段相比，本发明充分考虑线路基础长度信息及行波在导线中传输的波速对定位精度的影响，通过对行波双端定位法中的l和进行修正，以提升行波双端定位的精度，精准定位中压配网线路故障点位，减少线路故障后故障巡线排查时间。