CN104459470A - 一种适用于多类型母线结构的行波故障定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，包括以下步骤：在线路边界的母线结构处并联接入带通滤波装置，改变行波在母线处的反射系数，获得理想边界效果；基于线模分量，取线模电流分量；故障电流行波从故障点沿线路向两端传播，用小波多分辨分析模极大值提取故障点反射行波和对端母线反射行波到达的时刻，根据公式求出故障点距离测量端的长度。该适用于多类型母线结构的行波故障定位方法通过在线路边界并联接入带通滤波装置获得理想边界效果，改变行波在母线处的反射系数，提供了一种适用于配电线路单端行波故障点反射波的辨识方法，从而对故障点进行定位。

Description

一种适用于多类型母线结构的行波故障定位方法
技术领域
本发明涉及一种适用于多类型母线结构的行波故障定位方法。
背景技术
配电网单端行波故障定位法一般利用测量到的初始行波波头和故障点反射波波头，但故障点反射波头难以准确的辨识。尤其对于拓扑结构复杂、线路较短的配电网络，当线路发生故障时，量测端得到的波头不仅有来自故障线路两端母线反射的行波还包括更远端母线的反射波。利用零模和线模波速差提出的相应方法虽无需识别第二个波头，但存在的问题是零模分量与故障类型相关，只在接地故障时产生，在相间接地故障时不存在；并且零模分量在传递过程中衰减严重，降低了判断方法的可靠性。利用极性识别的方法判断第二个波头性质受测量端母线类型的限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种适用于多类型母线结构的行波故障定位方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，包括以下步骤：
1)在母线结构的线路边界并联接入带通滤波装置，改变行波在母线处的反射系数，获得理想边界效果；
2)基于线模分量，取线模电流分量；
3)故障电流行波从故障点沿线路向两端传播，用小波多分辨分析模极大值提取故障点反射行波和对端母线反射行波到达的时刻T1和T2，已知电流行波传递速度为V，线路的长度为L，故障初始行波到达测端时间为T，定义故障点距离测量端的长度为XF，则当故障点位于前L/2段时，XF＝V*(T1-T)/2；
当故障点位于后L/2段时，XF＝L-V*(T2-T)/2。
具体地，当母线为一类母线，行波反射系数由-1变成1；行波在二类母线处，行波的反射系数由0变为1；三类母线处由分支线路、变压器和BPF装置并联，故障线路行波的反射和折射不受相邻远端母线反射波的影响。
具体地，所述母线端的等效阻抗与变压器支路、BPF装置线路和分支线路的并联阻抗相等。
具体地，所述行波的通频带为10-100KHz。
具体地，行波在母线处的折射系数接近2。
具体地，第二个反射波性质通过线模行波极性辨识。
具体地，母线结构处反射系数均大于零，检测端接收到的故障点反射行波与初始行波极性相同，接收到的对端母线反射行波与初始行波极性相反；当接收到的波头极性依次为正、正、负时，故障发生在线路前L/2段；当接收到的波头极性依次为正、负、正时，故障则发生在线路后L/2段。
本发明的有益效果是：该适用于多类型母线结构的行波故障定位方法通过在线路边界并联接入带通滤波装置获得理想边界效果，改变行波在母线处的反射系数，提供了一种适用于配电线路单端行波故障点反射波的辨识方法，从而对故障点进行定位。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明适用于多类型母线结构的行波故障定位方法的母线结构配电系统的电路原理图；
图2是本发明适用于多类型母线结构的行波故障定位方法的BPF装置的电路原理图；
图3是本发明适用于多类型母线结构的行波故障定位方法的母线M，N端的等效阻抗随频率变化的曲线图；
图4是本发明适用于多类型母线结构的行波故障定位方法的母线的反射系数图；
图5是本发明适用于多类型母线结构的行波故障定位方法的母线的折射系数图；
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，包括以下步骤：
1)在母线结构的线路边界并联接入带通滤波装置，改变行波在母线处的反射系数，获得理想边界效果；
2)基于线模分量，取线模电流分量；
3)故障电流行波从故障点沿线路向两端传播，用小波多分辨分析模极大值提取故障点反射行波和对端母线反射行波到达的时刻T1和T2，已知电流行波传递速度为V，线路的长度为L，故障初始行波到达测端时间为T，定义故障点距离测量端的长度为XF，则当故障点位于前L/2段时，XF＝V*(T1-T)/2；
当故障点位于后L/2段时，XF＝L-V*(T2-T)/2。
具体地，当母线为一类母线，行波反射系数由-1变成1；行波在二类母线处，行波的反射系数由0变为1；三类母线处由分支线路、变压器和BPF装置并联，故障线路行波的反射和折射不受相邻远端母线反射波的影响。
具体地，所述母线两端的等效阻抗与变压器支路、BPF装置线路和分支线路的并联阻抗相等。
具体地，所述行波的通频带为10-100KHz。
具体地，行波在母线处的折射系数接近2。
具体地，第二个反射波性质通过线模行波极性辨识。
具体地，母线结构处反射系数均大于零，检测端接收到的故障点反射行波与初始行波极性相同，接收到的对端母线反射行波与初始行波极性相反；当接收到的波头极性依次为正、正、负时，故障发生在线路前L/2段；当接收到的波头极性依次为正、负、正时，故障则发生在线路后L/2段。
基于单端行波的定位方法与母线类型有直接关系，配电网母线类型分为三种：
1)一类母线：母线仅有1条出线，并带有升或降压变压器。行波在该母线处反射系数接近-1，电流行波在此反射后极性会发生改变。这样入射波与反射波的叠加将使实测电流行波非常微弱；
2)二类母线：母线共有2条出线，有无变压器不限。该处波阻抗不发生改变，所以电流行波的反射系数为零，行波不会在测量端发生反射，故障点反射波不存在，测得的第二个行波波头为对端母线的反射波；。
3)三类母线：母线至少有3条出线，有无变压器不限。在测量端的反射系数大于零，电流行波反射后不改变极性。但易受其它出线上波过程和远端母线反射波的影响，造成故障线路上波混叠，无法识别故障点反射波，实现故障定位。
在利用凯伦贝尔变换将三相配电线路解耦为独立模量时，在故障发生后的波过程中，行波零模衰减和色散会比较严重，需要将定位方法基于线模分量。
如图1所示，在F点处发生故障时，故障电流行波将会从故障点沿线路向两端传播，在母线处将发生反射和折射。
加装BPF装置的母线结构会对母线处的反射系数产生影响。从线路向一类母线M端观察的等效阻抗ZM为变压器支路与BPF装置线路阻抗的并联，从线路MO向三类母线N端观察的等效阻抗为变压器支路、BPF装置线路和分支线路的并联阻抗，从线路OT向 二类母线T端观察的等效阻抗为BPF装置线路和另一条分支线路并联。设各条出线的线路波阻抗相等,一类和二类母线处的等效阻抗如下：
ZM＝ZB*ZA/(ZB+ZA)；ZT＝ZB*ZC/(ZB+ZC) 
式中，ZA为变压器支路阻抗，ZB为带通滤波装置线路阻抗，ZC为线路波阻抗，ZT为二类母线T端阻抗。
根据行波折、反射原理，得到电流行波在一类母线M，二类母线T端的反射系数和折射系数分别为：
AM/T＝(ZC-ZM/T)/(ZC+ZM/T)；
BM/T＝2ZC/(ZC+ZM/T)；
其中，AM/T为反射系数，BM/T折射系数。
如图2所示，为BPF装置的结构示意图，其阻抗表达式为：
参数L1，R，L2和C2可通过以下公式求取：
L1＝1/(2pf0C1)2
R＝(f2-f1)/(2pf0 2Cl) 
                                  ；
L2＝1/(2pf0C2)2
C2＝L1/R2
式中，中心频率，是通带的下限频率，是通带的上限频率，它们通常是3dB的衰减频率。
行波的特征通频带为10-100kHz，在通带频[，]内，BPF呈低阻特性。
由图3-图5可得，反射系数的幅值在通频带[，]的范围内趋近1，折射系数的幅值趋近2。
行波在一类母线处，反射系数由-1变成1，电流行波的极性则不会再发生改变，这样不但不会削弱反射波与入射波的叠加，还会使得行波更加清晰可测，小波多分辨分析模极大值提取准确的行波到达时刻。
行波在二类母线处，反射系数由0变为1，则会使得线路上存在母线的反射行波过程。
在三类母线处并联接入BPF装置，三类母线处由分支线路、变压器和装置并联，由于BPF装置在通频带呈低阻特性，与其并连的线路阻抗相比小的多，所以相当于短路支路，电流行波在该母线出流向大地，行波不会流向与其相连的其它并联分支线路，使得此段故障线路行波的折反射不受相邻远端母线反射波的影响。
与现有技术相比，该适用于多类型母线结构的行波故障定位方法通过在线路边界并 联接入带通滤波装置获得理想边界效果，改变行波在母线处的反射系数，提供了一种适用于配电线路单端行波故障点反射波的辨识方法，从而对故障点进行定位。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
在母线结构的线路边界并联接入带通滤波装置，改变行波在母线处的反射系数，获得理想边界效果；
基于线模分量，取线模电流分量；
故障电流行波从故障点沿线路向两端传播，用小波多分辨分析模极大值提取故障点反射行波和对端母线反射行波到达的时刻T1和T2，已知电流行波传递速度为V，线路的长度为L，故障初始行波到达测端时间为T，定义故障点距离测量端的长度为XF，则当故障点位于前L/2段时，XF＝V*(T1-T)/2；
当故障点位于后L/2段时，XF＝L-V*(T2-T)/2。
2.如权利要求1所述的适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，其特征在于，当母线为一类母线，行波反射系数由-1变成1；行波在二类母线处，行波的反射系数由0变为1；三类母线处由分支线路、变压器和BPF装置并联，故障线路行波的反射和折射不受相邻远端母线反射波的影响。
3.如权利要求1所述的适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，其特征在于，所述母线端的等效阻抗与变压器支路、BPF装置线路和分支线路的并联阻抗相等。
4.如权利要求1所述的适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，其特征在于，所述行波的通频带为10-100KHz。
5.如权利要求1所述的适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，其特征在于，所述行波在母线处的折射系数接近2。
6.如权利要求1所述的适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，其特征在于，第二个反射波性质通过线模行波极性辨识。
7.如权利要求1所述的适用于多类型母线结构的行波故障定位方法，其特征在于，母线结构处反射系数均大于零，检测端接收到的故障点反射行波与初始行波极性相同，接收到的对端母线反射行波与初始行波极性相反；当接收到的波头极性依次为正、正、负时，故障发生在线路前L/2段；当接收到的波头极性依次为正、负、正时，故障则发生在线路后L/2段。
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