CN103149503A - 一种三角环网的故障测距方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域,具体地说是一种针对三角环网增加利用故障行波沿健全线路形成的回路到达另一电流互感器所产生的信息实现双端行波测距的方法。
背景技术
电网发生故障后进行故障测距可以减轻人工巡线工作量,缩短故障修复时间、提高供电可靠性、减少停电损失以及及时发现造成线路瞬时故障的绝缘薄弱点、线路走廊下树支等事故隐患并尽早加以处理,防止故障的再一次发生。现行的故障测距方法包括故障分析法、阻抗法和行波法。故障分析法是根据故障时的电压或电流录波图来估算故障距离,阻抗法则通过测量阻抗计算故障距离,而行波法的核心是测量行波在母线与故障点之间的传播时间来计算线路故障距离。行波测距一般可分为单端行波测距和双端行波测距两类,单端行波测距不需要GPS实现数据的同步,也不需要进行两端数据通讯,其成本是双端行波测距成本的一半,由于行波的极性和幅值是行波的主要特征,对于结构复杂的电网,行波波形的分析十分困难可靠性变差。而双端行波测距只要求两母线端精确检测第一个行波波头到达的时刻,因此该方法受过渡电阻电弧特性、系统运行方式、线路分布电容以及负荷电流的影响较小,较单端法而言有更高的可靠性。
三角环网是一种较为复杂的电网结构,由三条输电线路和三组母线以三角形的形式组成,若按单端法进行行波测距,由于行波在故障点和母线端反复进行折反射,反映到测量端时间轴上的各种性质的行波波头交错排列,给故障点反射波到达时刻的标定带来了巨大困难,测距可靠性难以保证。若采用常规的双端法进行行波测距,则需安装6组电流互感器,且要严格保证对应两组电流互感器数据采集的同步性和数据通讯的可靠性,极大增加了行波测距的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种三角环网的故障测距方法,在靠近母线端的的两输电线上分别安装一组电流互感器,互感器均能检测到来自故障点的行波并满足双端行波测距条件,通过小波变换和双端行波测距公式,实现对波头性质的识别和故障距离的计算,克服对于三角环网单端行波法故障点反射波波头到达时刻标定困难和双端行波法运行成本高的问题。
本发明三角环网的故障测距方法是:在三条输电线路和三组母线组成的三角环网中,出自同一母线的两输电线上靠近该母线端分别安装一组电流互感器 和,当三条输电线路中任意一条发生接地故障时,均将所在的线路端视为始端,将所在的线路端视为末端,将故障线路和健全线路长度之和的线路视为“被检测线路”,电流互感器和均能检测到来自故障点的行波并满足双端行波测距条件,通过小波变换和双端行波测距公式,实现对波头性质的识别和故障距离的计算。具体步骤如下:
如图1所示,线路故障时,三角环网的母线M除了含有故障线路外,还含有三条健全线路、和,因此,(1)式中的,于是,;而(2)式中的,于是,。由此可知,对于含有多出线母线形式的输电线路,测量端检测到的透射波幅值小于故障初始电流行波的幅值,且波头极性相反。
式中,为母线M的出线中健全线的数量,为电压行波在母线M处的折射系数,为电压行波在母线N处的反射系数,为故障等效激励电压,为线路特征阻抗,为行波在测量端到故障点线路间的传播常数,为故障点到母线N端的线路长度,为线路的长度。
(6)
式中,为电压行波在母线M处的反射系数,为电压行波在母线M处的反射系数,为故障等效激励电压,为线路特征阻抗,为行波在测量端到故障点线路间的传播常数,为故障点到母线N端的线路长度,和分别表示线路和的长度。
由式(4)、(5)和(6)可以看出,若三角环网对侧线路发生故障,测量端的和均能检测到故障初始电流行波,由和分别检测到的故障初始电流行波波头的极性二者相同。根据上述性质,很容易对到达和测量端的故障初始电流行波波头进行辨识,同时标定出到达时刻。
通过上述分析可知,对于构成三角环网的输电线路,无论哪条线路发生故障时,测量端和均能检测到来自故障点的初始电流行波,且在幅值和波头极性上表现出特有的性质,根据该性质能够实现对故障初始电流行波波头进行辨识并标定到达时间。该方法的本质是将所在的线路端视为始端,所在的线路端视为末端,将故障线路和健全线路长度之和的线路视为“被检测线路”,通过利用位于同端的两组电流互感器实现对三角环网三区段全线路故障信息进行检测并实现故障测距。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1、本方法只需要安装两组检测设备,降低了建设成本。
2、本方法安装的检测设备在三角环网的同一端隶属于同一电力部门,减少了跨部门协同带来的管理问题,降低了两设备间数据同步采集和数据通讯交互的难度。
3、本方法通过最少的检测设备按照双端行波测距的思想实现了三角环网各区段全线路故障测距,克服了单端行波法故障点反射波波头难以识别和标定的问题。
附图说明
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。
建立如图1所示的三角环网,网路电压等级为。网络中,线路的长度为,线路的长度为,线路的长度为,三组母线分别为M、N和Q,母线M的另两条出线和的长度分别为和,在线路和上靠近母线M端分别安装一组电流互感器和。
实施例1:如图1所示,假设线路距离母线M端处发生单相接地故障,且过渡电阻为50Ω,故障初相角为60°。检测到的故障电流行波和经过小波变换得到的模极大值如图2所示,检测到的故障电流行波和经过小波变换得到的模极大值如图3所示。对比分析图2和图3所示的结果,对时间轴上的波头性质进行辨识,确定故障初始电流行波波头并标定到达时间和。取,利用公式计算故障距离,所得结果如表1所示。
实施例2:如图4所示,假设线路距离母线N端处发生单相接地故障,且过渡电阻为50Ω,故障初相角为60°。检测到的故障电流行波和经过小波变换得到的模极大值如图5所示,检测到的故障电流行波和经过小波变换得到的模极大值如图6所示。对比分析图5和图6所示的结果对时间轴上的波头性质进行辨识,确定故障初始电流行波波头并标定到达时间和。取,利用公式计算故障距离,所得结果如表2所示。
实施例3:如图7所示,假设线路距离母线M端处发生单相接地故障,且过渡电阻为50Ω,故障初相角为60°。检测到的故障电流行波和经过小波变换得到的模极大值如图8所示,检测到的故障电流行波和经过小波变换得到的模极大值如图9所示。对比分析图8和图9所示的结果对时间轴上的波头性质进行辨识,确定故障初始电流行波波头并标定到达时间和。取,利用公式计算故障距离,所得结果如表3所示。
上面结合附图对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限于上述实施方式,在本领域技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (2)
2.根据权利要求1所述的三角环网的故障测距方法,其特征在于具体步骤如下:
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