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
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种单端行波故障测距计算方法，尤其是一种基于不受行波波速 影响的单端行波故障测距计算方法和测距方法。
【背景技术】
[0002] 当电力线路发生故障后，准确地判定电力线路的故障点，有利于快速排除故障，恢 复线路供电，因此单端行波故障测距是一种重要的高压线路保护方法。在现有的单端行波 故障测距计算方法中，利用估计的行波传播速度计算故障距离，由于波速度的偏差，导致测 距的精确度低。
【发明内容】
[0003] 本发明的客体是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；
[0004] 本发明的客体是一种基于不受行波波速度影响的单端行波故障测距方法。
[0005] 为了克服上述技术缺点，本发明专利的目的是提供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，因此不再受实施条件限制，提高了测距的精确度。 [0006]为达到上述目的，本发明专利采取的技术方案是：
[0007] -种基于不受行波波速影响的单端行波故障测距计算方法;其步骤:线路发生故 障时，由故障点同时向Μ母线、N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t1M，尔后第一或者第二类行波到达Μ端的时刻为t 2M，以及第一、第二或者第 三类行波到达Μ端的时刻为t3M、t4M……，设L是线路的全长，X是故障点到母线Μ的距离，
[0008] 当 0〈x〈L/3 时：
[0009] -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，
[0021] 由于设计了分不同区段的计算方法，只与行波浪涌到达监测端的时间有关联关 系，不再与行波传播速度有关系，因此不再受实施条件限制，提高了测距的精确度。
[0022] 本发明设计了基于不受行波波速影响的单端行波故障测距计算方法，其步骤：
[0023] 3.1相模变换
[0024]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：
[0026] 其中：Ι^Ι?^Ιο分别为相电流13、1^1。凯伦贝尔变换下的€(模分量』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Α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。
[0027] 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。
[0028] 3.2测距算法
[0029] 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。
[0030] 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t1M，尔后第一或者第二类行波到达Μ端的时刻为t 2M，以 及第一、第二或者第三类行波到达Μ端的时刻为t3M、t4M……
[0031] 设L是线路的全长，X是故障点到母线Μ的距离。
[0032]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
[0033]利用行波波头到达Μ端的三（四）个时刻计算行波波速及故障距离。
[0034]各个区段测距算法推导如下。
[0035] 3.2.1 0〈x〈L/3 区段
[0036] 在0〈x〈L/3区段，故障暂态行波如图2所示，联立以下方程：
[0038]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：
[0044] -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：
[0046] 3.2.2 L/3〈x〈L/2区段
[0047]在L/3〈x〈L/2区段，故障暂态行波如图3所示，
[0048] 在时间区间，列出方程：
[0053] 3.2.3 L/2〈x〈2L/3区段
[0054]在L/2〈x〈2L/3区段，故障暂态行波如图4所示，
[0055] 在t<3T时间区间，列出方程：
[0060] 3.2.4 2L/3〈x〈L区段
[0061]在2L/3〈x〈L区段，故障暂态行波如图5所示，
[0062] 在时间区间，列出方程：
[0064] 联立以上方程，无解。
[0065] 利用第1类行波到达时刻知，得以下方程：
[0070] 根据以上4个区段分析的结果，在故障距离函数X表达式中，自变量不含行波速度 V，仅只与线路全长以及。山山山(知)等有关，可以直接用于线路的故障定位测距。
[0071] 本发明设计了 ：一种基于不受行波波速影响的单端行波故障测距方法，
[0072] 其步骤：
[0073] 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；
[0074] b、对Ια进行一维连续小波变换，提取tl、t2、t3、t4( tp );
[0075] C、对应小波变换模极大值时刻tl、t2、t3、t4( tp )，读取小波系数极性、大小，判定行 波波头极性；
[0076] d、按照以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"；
[0077] 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为"一"时， 则x〈L/2，
[0078]根据：
[0084] 判定是否符合L/3〈x〈L/2;
[0085] f、当测得第一个到达波头小波系数为负、第二个到达波头小波系数为"+"时，则X >L/2，
[0086] 根据：
[0087] 式一：
[0089] 判定是否符合L/2〈x〈2L/3，
[0090]式二：
[0092] 判定是否符合2L/3〈x〈L。
[0093] 在本技术方案中，基于凯仑贝尔变换的分区段进行计算为重要技术特征，在基于 不受行波波速度影响的单端行波故障定位和测距方法，具有新颖性、创造性和实用性，在本 技术方案中的术语都是可以用本技术领域中的专利文献进行解释和理解。
【附图说明】
[0094] 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 发明的一些实施例，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 根据这些附图获得其他的附图。
[0095] 图1为发明的基于不受行波波速度影响的单端行波故障测距方法的流程图；
[0096] 图2为发明在0〈x〈L/3区段，故障暂态行波图；
[0097] 图3为发明在L/3〈x〈L/2区段，故障暂态行波图；
[0098]图4为发明在L/2〈