一种消除波速影响的双端测距方法

摘要

本发明公开了一种消除波速影响的双端测距方法，通过测量故障跳闸波形到达双端测距装置时间差和继电保护合闸波形到达双端测距装置时间差建立关于故障位置、行波波速和线路长度的多元方程，根据该方程组求得故障位置。故障波头识别采用拟合相交算法，计算两端波头精确时间，与传统双端故障测距装置采用小波变换获取模极大值算法相比，不受小波基函数和分解尺度影响，其自适应性较强。本发明与传统双端行波故障测距方法中仅采用故障跳闸波形进行故障定位测距相比，消除了因线路阻抗、行波波速和线路弧垂等引起的故障测距误差，提高了故障测距精度。

权利要求

1.一种消除波速影响的双端测距方法，其特征在于，包括暂态波形波头识别和故障位置计算两个步骤，所述暂态波形波头识别包括以下子步骤：S11.工频滤除：用原始波形减去无暂态信号工频信号，得到高频暂态信号；

S12.寻找波形极大值：根据波形数据寻找波形极值，该极值可能为正极值，也可能是负极值，记为Vmax，其波形时刻记为Tmax；

S13.寻找半波峰点：从未触发波形开始查询，寻找第一个波形值为Vmax/2的波形点，记为Vmax/2，其波形时刻记为Tmax/2；

S14.线性拟合：通过(Vmax，Tmax)、(Vmax/2，Tmax/2)两点进行直线拟合，求得其直线方程：S15.波头起始点获取：令公式1中的V＝0，可求得波头起始点T：所述故障位置计算包括以下子步骤：

S21.若发生故障跳闸时，设暂态波形波头到达A站和B站的时间分别为Tm和Tn，其中A站为输电线路的输电侧站，B为输电线路的受电侧站；

S22.若继电保护合闸时，设A站和B站监测到的暂态波形波头时间分别为Tp和Tq；

S23.再设A站和B站之间线路长度为L，波速为v，故障位置距离A站的距离为La，故障位置距离B站的距离为Lb，并列出以下方程组：L＝La+Lb                                 (3)；

v＝L/(Tq-Tp)                             (4)；

La-Lb＝v×(Tm-Tn)                        (5)；

S24.根据公式3、4和5形成的方程组，可求解得到故障位置距离A站和B站的距离：

说明书

一种消除波速影响的双端测距方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种双端测距方法，尤其涉及一种消除波速影响的双端测距方法。

背景技术

[0002] 电力系统中输电线路的准确故障测距可以减轻巡线负担，缩短故障修复时间，对于提高电力系统供电可靠性、减少停电损失具有重要意义。

[0003] 行波测距作为一种新的故障测距技术，与传统的阻抗法相比，具有受系统参数、过渡电阻、系统运行方式和线路负荷影响较小等优点，发展前景较好。行波测距法的基本原理是利用初始行波和故障点反射波到达测量端的时间差，结合行波波速确定故障距离。目前使用较多的为双端法，双端法只需监测故障点初始行波到达两测量端的准确时间即可完成定位，不需要分析识别反射波，测距可靠性高，但相对于单端法测距，双端法存在行波波速不确定影响定位结果的问题，同时还有因弧垂导致线路长度不确定的影响。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本发明提出一种消除波速影响的双端测距方法，以解决目前双端行波测距中出现的定位精度低、受波速和线路弧垂影响较大，监测灵敏度低等问题。

[0005] 一种消除波速影响的双端测距方法，包括暂态波形波头识别和故障位置计算两个步骤，所述暂态波形波头识别包括以下子步骤：

[0006] S11.工频滤除：用原始波形减去无暂态信号工频信号，得到高频暂态信号；

[0007] S12.寻找波形极大值：根据波形数据寻找波形极值，该极值可能为正极值，也可能是负极值，记为Vmax，其波形时刻记为Tmax；

[0008] S13.寻找半波峰点：从未触发波形开始查询，寻找第一个波形值为Vmax/2的波形点，记为Vmax/2，其波形时刻记为Tmax/2；

[0009] S14.线性拟合：通过(Vmax，Tmax)、(Vmax/2，Tmax/2)两点进行直线拟合，求得其直线方程：

[0010]

[0011] S15.波头起始点获取：令公式1中的V＝0，可求得波头起始点T：

[0012]

[0013] 进一步的，所述故障位置计算包括以下子步骤：

[0014] S21.若发生故障跳闸时，设暂态波形波头到达A站和B站的时间分别为Tm和Tn，其中A站为输电线路的输电侧站，B为输电线路的受电侧站；

[0015] S22.若继电保护合闸时，设A站和B站监测到的暂态波形波头时间分别为Tp和Tq；

[0016] S23.再设A站和B站之间线路长度为L，波速为v，故障位置距离A站的距离为La，故障位置距离B站的距离为Lb，并列出以下方程组：

[0017] L＝La+Lb          (3)；

[0018] v＝L/(Tq-Tp)          (4)；

[0019] La-Lb＝v×(Tm-Tn)         (5)；

[0020] 其中，各个公式解释如下：

[0021] 公式3：故障位置距离A站距离加上故障位置距离B站距离的和为线路长度L；

[0022] 公式4：线路长度L除以合闸暂态波形波头时间差(Tq-Tp)等于线路传播波速v，因为上电时暂态波形由输电侧站按照波速传播到受电侧站；

[0023] 公式5：故障位置距离A站和距离B站距离差等于波速v乘以分闸暂态波形波头时间差(Tm-Tn)；

[0024] S24.根据公式3、4和5形成的方程组，可求解得到故障位置距离A站和B站的距离：

[0025]

[0026]

[0027] 本发明的有益效果在于：

[0028] (1)本发明提出了一种自适应较高的暂态行波波头识别方法，提高了暂态行波波头识别精度；

[0029] (2)本发明提出了一种消除波速影响的双端测距方法，消除波速、线路弧垂对定位精度的影响；

[0030] (3)本发明提高目前双端测距精度，其定位精度可达100m。

附图说明

[0031] 图1是本发明的步骤流程图；

[0032] 图2是滤除工频信号的波形图；

[0033] 图3是暂态波形波头识别拟合示意图。

具体实施方式

[0034] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

[0035] 本发明提出一种消除波速影响的双端测距方法，通过测量故障跳闸波形到达双端测距装置时间差和继电保护合闸波形到达双端测距装置时间差建立关于故障位置、行波波速和线路长度的多元方程，根据该方程组求得故障位置。故障波头识别采用拟合相交算法，计算两端波头精确时间，与传统双端故障测距装置采用小波变换获取模极大值算法相比，不受小波基函数和分解尺度影响，其自适应性较强。

[0036] 具体的，本发明提出的一种消除波速影响的双端测距方法，包括暂态波形波头识别和故障位置计算两个步骤：

[0037] (1)暂态波形波头识别包括以下子步骤：

[0038] S11.工频滤除：用原始波形减去无暂态信号工频信号，得到高频暂态信号；

[0039] S12.寻找波形极大值：根据波形数据寻找波形极值，该极值可能为正极值，也可能是负极值，记为Vmax，其波形时刻记为Tmax；

[0040] S13.寻找半波峰点：从未触发波形开始查询，寻找第一个波形值为Vmax/2的波形点，记为Vmax/2，其波形时刻记为Tmax/2；

[0041] S14.线性拟合：通过(Vmax，Tmax)、(Vmax/2，Tmax/2)两点进行直线拟合，求得其直线方程：

[0042]

[0043] S15.波头起始点获取：令公式1中的V＝0，可求得波头起始点T：

[0044]

[0045] (2)所述故障位置计算包括以下子步骤：

[0046] S21.若发生故障跳闸时，设暂态波形波头到达A站和B站的时间分别为Tm和Tn，其中A站为输电线路的输电侧站，B为输电线路的受电侧站；

[0047] S22.若继电保护合闸时，设A站和B站监测到的暂态波形波头时间分别为Tp和Tq；

[0048] S23.再设A站和B站之间线路长度为L，波速为v，故障位置距离A站的距离为La，故障位置距离B站的距离为Lb，并列出以下方程组：

[0049] L＝La+Lb          (3)；

[0050] v＝L/(Tq-Tp)          (4)；

[0051] La-Lb＝v×(Tm-Tn)         (5)；

[0052] 需要说明的是，上述3个公式的解释如下：

[0053] 公式3：故障位置距离A站距离加上故障位置距离B站距离的和为线路长度L；

[0054] 公式4：线路长度L除以合闸暂态波形波头时间差(Tq-Tp)等于线路传播波速v，因为上电时暂态波形由输电侧站按照波速传播到受电侧站；

[0055] 公式5：故障位置距离A站和距离B站距离差等于波速v乘以分闸暂态波形波头时间差(Tm-Tn)；

[0056] S24.根据公式3、4和5形成的方程组，可求解得到故障位置距离A站和B站的距离：

[0057]

[0058]

[0059] 在本发明的具体实施例中，在某条线路进行实际数据测量，线路长度L＝46km，合闸暂态波形波头时间差(Tq-Tp)＝156.695us，分闸暂态波形波头时间差(Tm-Tn)＝20.698us，带入公式6和公式7得La＝26.040km，La＝19.960km，实际巡线得到结果La＝
25.950km，其测量精度为100m。

[0060] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。