一种单端行波故障测距方法
【技术领域】
[0001] 本发明一种单端行波故障测距方法，属于电力系统继电保护技术领域。
【背景技术】
[0002] 输电线路发生故障，不仅会影响人类的工业生产及日常生活，严重时还会危及电 力系统的安全、稳定运行。基于行波的故障测距技术是输电线路故障精确快速定位的重要 方法。单端行波故障定位技术作为行波故障测距技术中的一种，其原理简单，实现方便，成 本小。但是，在现有的条件下很难区分出故障点反射波以及对端母线和健全线路的反射波。
[0003] 中国专利《基于单端测距的故障定位方法》（CN102253315A)，该发明为基于单端测 距的故障定位方法，当输电线路出现短路时，用输电线路行波故障测距装置测量输电线路 本端母线的工频电气量，通过阻抗法确定故障点范围，估算过渡电阻值；然后通过小波变 换分析暂态电压/电流行波，判断故障为普通短路故障，则采用结合线路长度的单端行波 法直接计算故障点位置；为特殊短路故障，则采用阻抗法与行波法结合的输电线路单端故 障测距法计算故障点位置。
[0004] 中国专利《一种提高单端行波测距可靠性的方法》（CN103163428A)，对故障电流行 波进行小波变换求模极大值，初步确定若干个可能的故障点反射波波头并标定其到达测 量的时刻，计算出一组疑似故障距离；对故障电流行波进行傅里叶换求其自然频率分布， 确定反映故障位置的自然频率，计算出一个故障距离；逐一对该故障距离与所有疑似故障 距离进行比较，当某一疑似故障距离与自然频率法求得的故障距离约等时，确定该疑似故 障距离为故障距离的计算值。
[0005] 中国专利《一种不依赖波头辨识的同塔双回输电线路单端行波故障测距方法》 (CN103412240A)，当同塔双回输电线路发生故障时，检测并记录各相电压行波数据；利用 小波变换求取故障相电压行波模极大值，得到行波波头在时间轴上的分布；标定初始反极 性行波波头，将其对应时刻作为基准时刻来计算介于故障初始行波波头和初始反极性行 波波头之间同极性行波波头反映的距离；同时，以故障初始行波到达时刻作为基准时刻计 算介于故障初始行波波头和初始反极性行波波头之间同极性行波波头反映的距离；找出两 组距离中相近或相同的两对距离，再利用测后模拟的方法判别出真实反映故障位置的距 离。
[0006] 以上方法通过与其他测距方法结合使用或者通过变换，计算，筛选等间接方式确 实并区分出故障点反射波的波头和对端母线反射波的波头，操作复杂，增加了工作量和不 确定性，降低了故障定位的速度。
[0007] 单端行波故障测距技术中，通常用计算的方法来间接找出故障点反射波和对端母 线的反射波，这样延长了故障定位时间。由于操作步骤的增多，方法的可靠性随之降低。单 端行波故障测距技术的关键是正确识别来自故障点的反射波、对端母线的反射波及健全线 路的反射波。现有的基于单端行波的测距技术由于在波形上和到达时刻上都无法准确区分 出来自故障点的反射波、对端母线的反射波及健全线路的反射波，容易导致测距失败，使单 端行波测距法难以单独使用。
【发明内容】
[0008] 本发明提供一种单端行波故障测距方法，是一种直接找出故障点反射波和对端母 线反射波的方法，满足快速精确定位故障点的需求，能解决目前单端行波故障测距技术因 各波头不易识别而引起的不实用问题。
[0009] 本发明采取的技术方案为：
[0010] 一种单端行波故障测距方法，利用在对端母线处装设可以改变行波波形特性的电 气元件，改变对端母线的反射波波形特性，使之与其他行波波形出现明显的差异；当所述 反射波传回到参考端时，位于参考端的行波采集与处理装置将记录下该波形，由于对端母 线的反射波波形与其他的波形存在明显差异，可直接从多个的波形中找到对端母线的反射 波；将第一个波和对端母线反射波对应的时间数据带入对应的测距公式，即可完成测距。
[0011] 通过在线路一端装设行波采集与处理装置，采集行波信息，再利用行波传播距离 与波速，传播时间的关系，求解出故障点到参考端的距离，通过改变对端母线反射波特性， 使之与故障点反射波有明显差异，从而准确识别反射波波头的来源。
[0012] 通过在对端母线末端并联电容，来实现改变对端母线的反射波特性。
[0013] 通过在对端母线（末端并联电容和电阻的串联组件，来改变对端母线的反射波特 性。
[0014] 通过改变对端母线反射波的波头的幅值、或者是频率，来使得与其他反射波产生 明显差异。
[0015] 对于单回线路，在线路一端变电站母线处安装行波采集与处理装置；线路另一端 母线处安装一个电容，线路上发生故障，由故障点发出两路完全相同的故障波，这两路完全 相同的故障波向线路两端传播，并在两端母线处发生折反射，由行波采集与处理装置记录 下各个波的波形，直接找出第一个到达的波和波形特性存在明显差异的一个波，利用这两 个波的波头到达时间即可精确测距。
[0016] 对于单回线路，在线路一端变电站母线处安装行波采集与处理装置；线路另一端 母线处安装电容和电阻的串联组件；线路上发生故障，由故障点发出两路完全相同的故障 波，这两路完全相同的故障波向线路两端传播，并在两端母线处发生折反射，由行波采集与 处理装置记录下各个波的波形，直接找出第一个到达的波和波形特性存在明显差异的一个 波，利用这两个波的波头到达时间即可精确测距。
[0017] 对于双回线路，在线路一端变电站母线处安装行波采集与处理装置；线路另一端 母线处每回线路各安装一个电容，线路上发生故障，由故障点发出两路完全相同的故障波， 这两路完全相同的故障波向线路两端传播，并在两端母线处发生折反射，由行波采集与处 理装置记录下各个波的波形，另一回线路上会感应出相同频率的波，但对对端母线的反射 波的标记和识别不会产生影响；直接找出本回故障线路中第一个到达的波和波形特性存在 明显差异的一个波，利用这两个波的波头到达时间即可精确测距。
[0018] 一种单端行波故障测距方法，用于单回或多回线路的测距。
[0019] 本发明一种单端行波故障测距方法，技术效果如下：
[0020] 1)、本发明采用标记对端反射波的方法，在行波采集和处理装置端的众多波头信 息中直接辨识出对端母线的反射波，并用此波头信息完成测距，操作简单方便，既不需要复 杂计算、变换，又可独立使用。
[0021] 2)、本发明实现了对端母线反射波的直接辨识，可减少测距步骤，加快测距速度。
[0022] 3)、本发明中的方法操作简单，无需复杂计算，只在一端进行测量采集，减少了出 错机会，增加测距可靠性。
【附图说明】
[0023] 图1为装设电容和电阻的串联时，单条线路故障，故障波传播方向与波头变化示 意图。
[0024] 图I (a)为单条线路末端未装设可改变波形特性的电气元件（以电容和电阻串联 为例）时，故障波形成示意图。
[0025] 图I (b)为单条线路末端未装设可改变波形特性的电气元件（以电容和电阻串联 为例）时，故障波传播与发生折反射示意图。
[0026] 图I (C)为单条线路末端装设可改变波形特性的电气元件（以电容和电阻串联为 例）时，故障波形成示意图。
[0027] 图I (d)为单条线路末端装设可改变波形特性的电气元件（以电容和电阻串联为 例）时，故障波通过电容后折反射波示意图。
[0028] 图2为装设电容时，单条线路故障，故障波传播方向与波头变化示意图。
[0029] 图2(a)为单条线路末端未装设可改变波形特性的电气元件（以电容为例）时，故 障波形成示意图。
[0030] 图2(b)为单条线路末端未装设可改变波形特性的电气元件（以电容为例）时，故 障波传播与发生折反射示意图。
[0031] 图2(c)为单条线路末端装设可改变波形特性的电气元件（以电容为例）时，故障 波形成示意图。
[0032] 图2(d)为单条线路末端装设可改变波形特性的电气元件（以电容为例）时，故障 波通过电容后折反射波示意图。
[0033] 图3为考虑相邻线路反射波，装设电容时，故障波传播方向与波头变化示意图。
[0034] 图3 (a)为考虑相邻线路反射波，单条线路末端不装设可改变波形特性的电气元 件（以电容为例）时，故障波形成示意图。
[0035] 图3 (b)为考虑相邻线