CN104459462A - 一种三角环网测距范围延拓方法 - Google Patents

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CN104459462A CN201410668301.1A CN201410668301A CN104459462A CN 104459462 A CN104459462 A CN 104459462A CN 201410668301 A CN201410668301 A CN 201410668301A CN 104459462 A CN104459462 A CN 104459462A
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纪思
杨桥伟
朱净松
施辉选
李起荣
李天权
冯鹏
杨明涅
谢德琴
徐赛梅
束洪春
余多
白冰
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Kunming University of Science and Technology
Chuxiong Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co Ltd
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Kunming University of Science and Technology
Chuxiong Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种三角环网测距范围延拓方法，属于电力系统继电保护技术领域。本方法为：对由三个变电站之间输电线路组成的一个三角环网，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，并监测相邻线路l1和l3。环网中未被行波测距装置监测的输电线路l2发生故障后，故障初始行波到达故障线路两端变电站母线N、P，并经母线透射到环网中的健全线路上，通过行波测距装置采集健全线路l1量测端TA1的电流行波，并分别记录故障初始行波通过两条健全线路l1、l3传播到TA1的时间，再求其时间差Δt，最后利用三角环网各条线路全长及经验波速计算故障距离x。理论分析和仿真结果表明本方法不受故障瞬时性、故障过渡电阻变化等因素的影响，测距结果准确可靠。

Description

一种三角环网测距范围延拓方法
技术领域
本发明涉及一种三角环网测距范围延拓方法，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
输电线路距离长、跨度大，各种故障时有发生。快速、准确地确定线路故障位置，有助于减轻现场运维人员的巡线负担，缩短故障修复时间，减少系统停电损失，同时对发现的输电线路潜在隐患和薄弱环节改进和加强防护，可有效保证电力系统运行的稳定运行。
作为故障测距的方法之一，行波法是利用故障行波在母线与故障点之间的传播时间来测定故障距离，其测距精度较高，适用范围较广。传统的行波测距方法仅能够对行波测距装置所监测的线路进行测距，而无法对未装设行波测距装置的线路进行故障测距。对由三个变电站之间输电线路组成的一个三角环网，若在每一个变电站内都装设行波测距装置对环网所有线路利用单端法或双端法进行故障定位，势必增加测距成本，还将不可避免受到两种测距方法局限性的影响。因此，急需探索一种新的行波测距范围延拓方法，通过一台行波测距装置实现对整个三角环网的准确测距。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服传统单端法或双端法行波测距对三角环网应用的局限性，提出一种三角环网测距范围延拓方法。
本发明的技术方案是：一种三角环网测距范围延拓方法，对由三个变电站之间输电线路组成的一个三角环网，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，并监测相邻线路l1和l3。环网中未被行波测距装置监测的输电线路l2发生故障后，故障初始行波到达故障线路两端变电站母线N、P，并经母线透射到环网中的健全线路上，通过行波测距装置采集健全线路l1量测端TA1的电流行波，并分别记录故障初始行波通过两条健全线路l1、l3传播到TA1的时间，再求其时间差Δt，最后利用三角环网各条线路全长及经验波速计算故障距离x。
具体步骤是：
(1)故障首波头时间的确定：环网中未被行波测距装置监测的输电线路l2发生故障后，故障初始行波到达故障线路两端变电站母线N、P，并经母线N、P分别透射到环网中的健全线路l1和l3上，其中传播到健全线路l3的故障行波还将经过母线M投射到健全线路l1，因此来自健全线路l1和l3的故障行波都能被TA1量测。利用行波测距装置采集健全线路l1量测端TA1的电流行波，根据电流行波图找出故障初始行波到达母线N端并经母线N透射到健全线路l1后，量测端TA1获得的故障波头时间，记为t1；故障初始行波到达母线P端并经母线P透射到健全线路l3后再经母线M端透射到健全线路l1时，量测端TA1获得的故障波头时间记为t2。
(2)首波头时间差的求取：根据(1)中找出的两次故障首波头的时间t1，t2，求取时间差为Δt＝t1-t2。
(3)故障定位：按照公式x＝(v·Δt-l1+l2+l3)/2进行故障位置的计算。其中，l1，l2，l3分别为组成三角环网的三条线路，故障线路为l2；x为故障点距离母线N的距离；v为波速。
本发明的原理是：
1、两次故障首波头时间差的求取
环网中未被行波测距装置监测的输电线路l2发生故障后，故障初始行波到达故障线路两端变电站母线N、P，并经母线N、P分别透射到环网中的健全线路l1和l3上，其中传播到健全线路l3的故障行波还将经过母线M投射到健全线路l1，因此来自健全线路l1和l3的故障行波都能被TA1量测。利用行波测距装置采集健全线路l1量测端TA1的电流行波，根据电流行波图找出故障初始行波通过两条健全线路l1、l3传播到量测端TA1的时间t1，t2，求取其时间差为：
Δt＝t1-t2          (1)
其中，t1为量测端TA1获得的故障初始行波到达母线N端并经母线N透射到健全线路l1的故障波头时间；t2为量测端TA1获得的故障初始行波到达母线P端并经母线P透射到健全线路l3后再经母线M端透射到健全线路l1的故障波头时间。
2、三角环网故障定位：
根据公式(2)计算故障距离。
x＝(v·Δt-l1+l2+l3)/2        (2)
其中，l1，l2，l3分别为组成三角环网的三条线路，故障线路为l2；v为波速；x为故障点距离母线N的距离。
本发明的有益效果是：针对三角环网进行故障定位，其原理简单，且不受故障瞬时性、故障过渡电阻变化等因素的影响，测距结果准确可靠。
附图说明
图1为实施例1、实施例2、实施例3的三角环网结构图且故障发生在线路l2上时的故障初始行波传播路径图；
图2为实施例1线路l2故障时TA1检测到的电流行波图；
图3为实施例2线路l2故障时TA1检测到的电流行波图；
图4为实施例3线路l2故障时TA1检测到的电流行波图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
一种三角环网测距范围延拓方法，对由三个变电站之间输电线路组成的一个三角环网，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，并监测相邻线路l1和l3。环网中未被行波测距装置监测的输电线路l2发生故障后，故障初始行波到达故障线路两端变电站母线N、P，并经母线透射到环网中的健全线路上，通过行波测距装置采集健全线路l1量测端TA1的电流行波，并分别记录故障初始行波通过两条健全线路l1、l3传播到TA1的时间，再求其时间差Δt，最后利用三角环网各条线路全长及经验波速计算故障距离x。
具体步骤是：
(1)故障首波头时间的确定：环网中未被行波测距装置监测的输电线路l2发生故障后，故障初始行波到达故障线路两端变电站母线N、P，并经母线N、P分别透射到环网中的健全线路l1和l3上，其中传播到健全线路l3的故障行波还将经过母线M投射到健全线路l1，因此来自健全线路l1和l3的故障行波都能被TA1量测。利用行波测距装置采集健全线路l1量测端TA1的电流行波，根据电流行波图找出故障初始行波到达母线N端并经母线N透射到健全线路l1后，量测端TA1获得的故障波头时间，记为t1；故障初始行波到达母线P端并经母线P透射到健全线路l3后再经母线M端透射到健全线路l1时，量测端TA1获得的故障波头时间记为t2。
(2)首波头时间差的求取：根据(1)中找出的两次故障首波头的时间t1，t2，求取时间差为Δt＝t1-t2。
(3)故障定位：按照公式x＝(v·Δt-l1+l2+l3)/2进行故障位置的计算。其中，l1，l2，l3分别为组成三角环网的三条线路，故障线路为l2；x为故障点距离母线N的距离；v为波速。
实施例1：
如图1所示的三角环网，其三段母线分别为M、N、P，且各条线路长度分别为：l1＝150km，l2＝100km，l3＝90km。假设线路l2距离母线N端40km处发生A相接地故障，故障初始角为90°，过渡电阻为10Ω，采样率为1MHz。
根据图2所示的电流行波图找出两次故障首波头对应的时间为t1＝0.182081s，t2＝0.181949s；求首波头时间差Δt＝t1-t2＝0.000132s，v取为经验波速，大小为2.98×108m/s；最后利用公式(2)计算故障距离x＝(v·Δt-l1+l2+l3)/2＝39.668km。
实施例2：
如图1所示的三角环网，其三段母线分别为M、N、P，且各条线路长度分别为：l1＝150km，l2＝100km，l3＝90km。假设线路l2距离母线N端55km处发生A相接地故障，故障初始角为60°，过渡电阻为10Ω，采样率为1MHz。
根据图3所示的电流行波图找出两次故障首波头对应的时间t1＝0.161009s，t2＝0.160770s；求首波头时间差Δt＝t1-t2＝0.000239s，v取为经验波速，大小为2.98×108m/s；最后利用公式(2)计算故障距离x＝(v·Δt-l1+l2+l3)/2＝55.611km。
实施例3：
如图1所示的三角环网，其三段母线分别为M、N、P，且各条线路长度分别为：l1＝150km，l2＝100km，l3＝90km。假设线路l2距离母线N端70km处发生A相接地故障，故障初始角为60°，过渡电阻为10Ω，采样率为1MHz。
根据图4所示的电流行波图找出两次故障首波头对应的时间t1＝0.161052s，t2＝0.160715s；求首波头时间差Δt＝t1-t2＝0.000337s，v取为经验波速，大小为2.98×108m/s；最后利用公式(2)计算故障距离x＝(v·Δt-l1+l2+l3)/2＝70.213km。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通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作出各种变化。

Claims (2)

1.一种三角环网测距范围延拓方法，其特征在于：对由三个变电站之间输电线路组成的一个三角环网，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，并监测相邻线路l1和l3；环网中未被行波测距装置监测的输电线路l2发生故障后，故障初始行波到达故障线路两端变电站母线N、P，并经母线透射到环网中的健全线路上，通过行波测距装置采集健全线路l1量测端TA1的电流行波，并分别记录故障初始行波通过两条健全线路l1、l3传播到TA1的时间，再求其时间差Δt，最后利用三角环网各条线路全长及经验波速计算故障距离x。
2.根据权利要求1所述的三角环网测距范围延拓方法，其特征在于具体步骤为：
(1)故障首波头时间的确定：环网中未被行波测距装置监测的输电线路l2发生故障后，故障初始行波到达故障线路两端变电站母线N、P，并经母线N、P分别透射到环网中的健全线路l1和l3上；利用行波测距装置采集健全线路l1量测端TA1的电流行波，根据电流行波图找出故障初始行波到达母线N端并经母线N透射到健全线路l1后，量测端TA1获得的故障波头时间，记为t1；故障初始行波到达母线P端并经母线P透射到健全线路l3后再经母线M端透射到健全线路l1时，量测端TA1获得的故障波头时间记为t2；
(2)首波头时间差的求取：根据(1)中找出的两次故障首波头的时间t1，t2，求取时间差为：
Δt＝t1-t2
(3)故障定位：按照公式x＝(v·Δt-l1+l2+l3)/2进行故障位置的计算；
其中，l1，l2，l3分别为组成三角环网的三条线路，故障线路为l2；x为故障点距离母线N的距离，v为波速。
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