CN103176108A - 输电线路双端故障测距的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种输电线路双端故障测距的方法和系统,输电线路包括A相、B相以及C相,在输电线路的两端分别设有用于实时监测输电线路上的故障点的第一故障测距装置和第二故障测距装置;该方法为:通过双端故障测距装置高速采集电压数据和电流数据,仅对每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据进行全周傅氏算法,然后将计算得到的电压正序参数和电流正序参数上传至调度中心,即可计算故障距离。该技术方案提高故障测距的效率,从而可及时解决故障问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统领域,尤其涉及一种输电线路双端故障测距的方法和系统。
背景技术
故障测距装置一般适用于110kv及以上变电站和发电厂等电力单位,用于输电线路的故障录波及实时监测和故障分析。当电力系统正常运行时,进行正常运行录波,同时进行各种运行参数和电气量的实时监测和分析;当电力系统发生故障或运行参数超过设定值时,自动启动装置进行故障录波,供日后进行故障分析及故障点测距。故障测距装置是电力系统进行实时运行监测、故障分析及测距的可靠工具,是保证电力系统安全运行的有力措施。
故障测距装置一般安装在变电站,从高压设备二次回路提取故障信号以进行测距处理。测距装置采集故障信号的电压和电流,将采集的录波数据存储在本地存储介质中。对录波数据的分析处理通过人工将录波文件拷贝到调度中心,通过调度中心专用软件进行故障距离的分析。
现有的输电线路上一般仅设一个故障测距装置,该故障测距装置将采集的电压和电流全部以录波文件的形式上传到调度中心,然后利用调度中心专用的软件,导入收到的录波文件,在专用软件上显示故障波形,并且需要人工对故障波形进行分析,方可得出故障距离,其缺点是因为上传的录波文件容量大,所以进行故障分析时计算量较大,从而导致故障处理效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术故障处理效率低的缺陷,提供一种故障处理效率高的输电线路双端故障测距的方法和系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种输电线路双端故障测距的方法,所述输电线路包括A相、B相以及C相,在所述输电线路的两端分别设有用于实时监测所述输电线路上的故障点的第一故障测距装置和第二故障测距装置;所述方法包括以下步骤:
S1.通过所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别采集所述A相、B相以及C相上的电压数据和电流数据;
S2.根据全周傅氏算法分别计算每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据的基波所对应的幅值和相位;
S3.根据所述幅值和相位分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中每一相的基波的电压正序参数和电流正序参数;
S4.所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别向调度中心上传各自的电压正序参数和电流正序参数;
S5.所述调度中心根据所述电压正序参数和电流正序参数分别计算所述故障点与所述第一故障测距装置之间的第一距离以及所述故障点与所述第二故障测距装置之间的第二距离。
优选地,在所述步骤S1中,
优选地,所述步骤S2具体为:
虚部
优选地,在所述步骤S3中分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中A相的基波的电压正序参数和电流正序参数的方法具体为:
计算得到正序分量的实部
其中,为输电线路正序传播常数,为输电线路正序波阻抗;为输电线路单位长度正序阻抗,为输电线路单位长度正序导纳;为输电线路长度,和分别为所述第一故障测距装置的电压正序参数和电流正序参数,和分别为所述第二故障测距装置的电压正序参数和电流正序参数。
本发明还构造一种输电线路双端故障测距的系统,所述输电线路包括A相、B相以及C相,在所述输电线路的两端分别设有用于实时监测所述输电线路上的故障点的第一故障测距装置和第二故障测距装置;所述系统包括:
数据采集模块,用于通过所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别采集所述A相、B相以及C相上的电压数据和电流数据;
第一计算模块,与所述数据采集模块连接,用于根据全周傅氏算法分别计算每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据的基波所对应的幅值和相位;
第二计算模块,与所述第二计算模块连接,用于根据所述幅值和相位分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中每一相的基波的电压正序参数和电流正序参数;
参数上传模块,与所述第二计算模块连接,用于所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别向调度中心上传各自的电压正序参数和电流正序参数;
第三计算模块,与所述参数上传模块连接,用于所述调度中心根据所述电压正序参数和电流正序参数分别计算所述故障点与所述第一故障测距装置之间的第一距离以及所述故障点与所述第二故障测距装置之间的第二距离。
优选地,所述第一计算模块具体包括:
幅值
优选地,在所述第二计算模块中分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中A相的基波的电压正序参数和电流正序参数具体为:
其中,为输电线路正序传播常数,为输电线路正序波阻抗;为输电线路单位长度正序阻抗,为输电线路单位长度正序导纳;为输电线路长度,和分别为所述第一故障测距装置的电压正序参数和电流正序参数,和分别为所述第二故障测距装置的电压正序参数和电流正序参数。
实施本发明的技术方案,具有以下有益效果:通过双端故障测距装置高速采集电压数据和电流数据,仅对每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据进行全周傅氏算法,然后将计算得到的正序参数上传至调度中心,即可计算故障距离,该技术方案提高故障测距的效率,从而可及时解决故障问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明输电线路双端故障测距的方法的流程图;
图2是本发明输电线路双端故障测距的系统的结构示意图;
图3是本发明第一计算模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例一:
应当解释的是,电力系统中的输电线路包括A相、B相以及C相,在输电线路的两端分别设有用于实时监测该输电线路上的故障点的第一故障测距装置和第二故障测距装置;与现有方案相比,该方案中具有双端测距装置,可快速采集故障点的电压数据和电流数据(下述步骤S1中有提到),在本实施例中,假定输电线路的M端设有第一故障测距装置,输电线路的N端设有第二故障测距装置。
请参阅图1,图1是本发明输电线路双端故障测距的方法的流程图,如图1所示,所述方法包括以下步骤:
在步骤S1中,通过所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别采集所述A相、B相以及C相上的电压数据和电流数据,即第一故障测距装置和第二故障测距装置具有高速采集的功能,在此不再赘述。
在步骤S2中,根据全周傅氏算法分别计算每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据的基波所对应的幅值和相位;故障后的第二周期指的是以故障发生时所在的那个周期记为第一周期为准。值得注意的是,在本实施例中,仅对每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据进行全周傅氏算法,与现有技术将电压数据和电流数据的所有数据以录波文件形式上传相比,减少了电压数据和电流数据的计算量,从而提高了计算效率。
应当说明的是,输电线路双端故障测距是建立在工频分量上,而在故障发生后最初的瞬变过程中,电压数据和电流数据中混有衰减直流分量和复杂的谐波成分,所以,在本实施例中,采用全周傅氏算法对第一故障测距装置和第二故障测距装置所采集的电压数据和电流数据进行滤波,从而得到基于输电线路双端测距所需的工频分量。
在步骤S3中,根据所述幅值和相位分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中每一相的基波的电压正序参数和电流正序参数。
在步骤S4中,所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别向调度中心上传各自的电压正序参数和电流正序参数。
在步骤S5中,所述调度中心根据所述电压正序参数和电流正序参数分别计算所述故障点与所述第一故障测距装置之间的第一距离以及所述故障点与所述第二故障测距装置之间的第二距离,第一距离即故障点到M端的距离,第二距离即故障点到N端的距离,在输电线路的长度已知的情况下,只要算出第一距离,即可得到第二距离的数值。
在上述步骤中,通过双端故障测距装置高速采集电压数据和电流数据,仅对每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据进行全周傅氏算法,然后将计算得到的正序参数上传至调度中心,即可计算故障距离,该技术方案提高故障测距的效率,从而可及时解决故障问题。
实施例二:
以输电线路的A相为例详细阐述上述方案的具体实现过程:
在所述步骤S1中,
所述步骤S2具体为:
第三、得到次谐波的表达式、幅值和相角分别为:
谐波
在所述步骤S3中分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中A相的基波的电压正序参数和电流正序参数的方法具体为:
以A相为基准,通过下述正序向量、负序向量、零序向量之间的关系即可得到A相的正序向量为。即:
第三、根据所述有效值得到所述第一故障测距装置的电压正序参数和电流正序参数,以及所述第二故障测距装置的电压正序参数和电流正序参数。应当说明的是,电压正序参数可以将第一故障测距装置所采集的电压数据通过本实施例上述步骤的公式进行计算得到,第一故障测距装置的电流正序参数、以及所述第二故障测距装置的电压正序参数和电流正序参数亦然,这里不再一一赘述。
,
值得注意的是,在其他的实施例中,若以B相或C相为例实施实施例一中的流程,所不同的是,在所述步骤S3中分别计算电压正序参数和电流正序参数的方法有所不同,因为每一相的正序向量的表达式的系数不同,但是计算步骤是一致的本领域的技术人员应当了解,在此不再详述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,所述的存储介质,如ROM/RAM、磁盘或光盘等。
实施例三:
相应地,实施例一的实现流程对应的系统构造如图2所示,该输电线路双端故障测距的系统包括依次连接的数据采集模块100、第一计算模块200、第二计算模块300、参数上传模块400和第三计算模块500。下面具体介绍各个模块的作用:
数据采集模块100,用于通过所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别采集所述A相、B相以及C相上的电压数据和电流数据。
所述数据采集模块100中采用公式表示所述电压数据和电流数据;
第一计算模块200,用于根据全周傅氏算法分别计算每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据的基波所对应的幅值和相位。
请结合参阅图3,图3是本发明第一计算模块的结构示意图,如图3所示,所述第一计算模块200具体包括依次连接的时域计算单元201、离散单元202以及第一计算单元203,下面具体介绍各个部分的作用:
时域计算单元201,用于由傅里叶级数原理得到中各次谐波分量的实部和虚部的时域表达式为
相角
第二计算模块300,用于根据所述幅值和相位分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中每一相的基波的电压正序参数和电流正序参数;
在所述第二计算模块300中分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中A相的基波的电压正序参数和电流正序参数具体为:
参数上传模块400,用于所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别向调度中心上传各自的电压正序参数和电流正序参数。
第三计算模块500,用于所述调度中心根据所述电压正序参数和电流正序参数分别计算所述故障点与所述第一故障测距装置之间的第一距离以及所述故障点与所述第二故障测距装置之间的第二距离。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种输电线路双端故障测距的方法,所述输电线路包括A相、B相以及C相,其特征在于,在所述输电线路的两端分别设有用于实时监测所述输电线路上的故障点的第一故障测距装置和第二故障测距装置;所述方法包括以下步骤:
S1.通过所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别采集所述A相、B相以及C相上的电压数据和电流数据;
S2.根据全周傅氏算法分别计算每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据的基波所对应的幅值和相位;
S3.根据所述幅值和相位分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中每一相的基波的电压正序参数和电流正序参数;
S4.所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别向调度中心上传各自的电压正序参数和电流正序参数;
S5.所述调度中心根据所述电压正序参数和电流正序参数分别计算所述故障点与所述第一故障测距装置之间的第一距离以及所述故障点与所述第二故障测距装置之间的第二距离。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在所述步骤S3中分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中A相的基波的电压正序参数和电流正序参数的方法具体为:
6.一种输电线路双端故障测距的系统,所述输电线路包括A相、B相以及C相,其特征在于,在所述输电线路的两端分别设有用于实时监测所述输电线路上的故障点的第一故障测距装置和第二故障测距装置;所述系统包括:
数据采集模块,用于通过所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别采集所述A相、B相以及C相上的电压数据和电流数据;
第一计算模块,与所述数据采集模块连接,用于根据全周傅氏算法分别计算每一相的故障前一周期内的电压数据和电流数据以及故障后第二周期内的电压数据和电流数据的基波所对应的幅值和相位;
第二计算模块,与所述第二计算模块连接,用于根据所述幅值和相位分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中每一相的基波的电压正序参数和电流正序参数;
参数上传模块,与所述第二计算模块连接,用于所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置分别向调度中心上传各自的电压正序参数和电流正序参数;
第三计算模块,与所述参数上传模块连接,用于所述调度中心根据所述电压正序参数和电流正序参数分别计算所述故障点与所述第一故障测距装置之间的第一距离以及所述故障点与所述第二故障测距装置之间的第二距离。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,在所述第二计算模块中分别计算所述第一故障测距装置和所述第二故障测距装置中A相的基波的电压正序参数和电流正序参数具体为:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130626 |