CN104635110A - 一种基于实测数据的波速校核方法 - Google Patents

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束洪春
白冰
余多
曹璞璘
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Abstract

本发明为一种基于实测数据的波速校核方法，属电力系统继电保护技术领域。本方法为：对于一条输电线路NP，仅有与母线P相连的变电站内安装行波测距装置，线路l发生故障后重合闸装置启动，在线路量测端TA1感受到由本端合闸产生的初始行波浪涌；该行波浪涌沿线路l传播到对端母线发生反射后继续延线路传播到量测端，通过行波测距装置采集线路l量测端TA1的电流行波，并分别记录合闸初始行波首波头以及对端母线反射波首波头到达TA1的时间，再求其时间差Δt，最后利用线路l全长对波速进行校核。理论分析和实测数据分析表明本方法可以根据线路全长合理的对波速进行校核，在实际工程计算中可以作为参考。

Description

一种基于实测数据的波速校核方法
技术领域
本发明为一种基于实测数据的波速校核方法，属电力系统继电保护技术领域。
背景技术
输电线路分布范围广，所经地区地形复杂且气候条件多变，易导致输电线路故障的发生，线路故障后能够快速、准确地测距，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，对保证电力系统的正常稳定运行具有重要作用。
目前，国内大量行波测距装置已投入现场运行，但是在实际线路中由于线路受弧垂、行波衰减以及波速误差等因素的影响，使得行波测距精度有待进一步提高。波速是影响行波测距的主要因素，波速的不确定性严重影响了行波测距的精度。波速的选取方式有两种，即：经验法和利用线路参数计算行波波速。经验波速即是根据不同的输电线路电压等级选择一个接近光速的值来近似表示波速，波速取值为0.936c(110kV)到0.987c(500kV)不等；另外，在工程实际中，输电线路的每个杆塔的型号、导线和地线型号、分裂导线数等都是已知的，则该线路的结构参数即是确定的，可以由该输电线路所用主要杆塔型号和结构参数利用仿真软件求出该线路的速度。工程计算中一般采用平均波速进行故障测距，计算结果偏大，为实际的人工巡线带来很大不便。因此，迫切需要提出一种基于实测数据、依托实际线路长度来对波速进行校验的方法，从而为线路故障测距提供参考。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服传统行波测距方法中由于波速选取偏差而导致的故障测距误差过大的不足，提出一种基于实测数据的波速校核方法。
本发明的技术方案是：一种基于实测数据的波速校核方法，对于一条输电线路NP，仅有与母线P相连的变电站内安装行波测距装置，线路l发生故障后重合闸装置启动，在线路量测端TA1感受到由本端合闸产生的初始行波浪涌；该行波浪涌沿线路l传播到对端母线发生反射后继续延线路传播到量测端，通过行波测距装置采集线路l量测端TA1的电流行波，并分别记录合闸初始行波首波头以及对端母线反射波首波头到达TA1的时间，再求其时间差Δt，最后利用线路l全长对波速进行校核。
具体步骤为：
(1)合闸初始行波首波头与对端母线反射波首波头到达量测端时刻的确定：输电线路l发生故障后重合闸装置启动，在线路量测端TA1感受到由本端合闸产生的初始行波浪涌；该行波浪涌沿线路l传播到对端母线发生反射后继续延线路传播到量测端，通过行波测距装置采集线路l量测端TA1的电流行波，并分别记录合闸初始行波首波头到达量测端TA1的时刻为t1，对端母线反射波首波头过达量测端TA1的时刻为t2；
(2)首波头时间差的求取：根据(1)中找出的合闸初始行波首波头与对端母线反射波首波头到达量测端时刻的t1，t2，求取时间差为Δt＝t1-t2；
(3)波速的校核：按照公式v＝2l1/Δt进行波速的校核，其中，l1为线路l的长度，v为波速。
本发明的原理是：
1、合闸初始行波与对端母线反射波首波头时间差的求取
输电线路l发生故障后重合闸装置启动，在线路量测端TA1感受到由本端合闸产生的初始行波浪涌；该行波浪涌沿线路l传播到对端母线发生反射后继续延线路传播到量测端，通过行波测距装置采集线路l量测端TA1的电流行波，并分别记录合闸初始行波首波头到达量测端TA1的时刻为t1，对端母线反射波首波头过达量测端TA1的时刻为t2，求取其时间差为：
Δt＝t1-t2             (1)
其中，t1为量测端TA1获得的合闸产生的初始行波浪涌到达变电站母线P，并透射到线路l3量测端的时间；t2为量测端TA1获得的对端母线反射波到达线路l3量测端的时间。
2、波速校核：
根据公式(2)计算行波波速。
v＝2l1/Δt            (2)
其中，l1为线路l的长度，v为波速。
本发明的有益效果是：基于实测数据、依托实际线路长度来对波速进行校验，原理简单，减小了波速误差，对于工程行波测距波速的选择具有重要参考价值。
附图说明
图1为实施例1、实施例2中故障初始行波传播路径图；
图2为实施例1中故障线路A相行波波形图；
图3为实施例2中故障线路A相行波波形图。
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。
一种基于实测数据的波速校核方法，对于一条输电线路NP，仅有与母线P相连的变电站内安装行波测距装置，线路l发生故障后重合闸装置启动，在线路量测端TA1感受到由本端合闸产生的初始行波浪涌；该行波浪涌沿线路l传播到对端母线发生反射后继续延线路传播到量测端，通过行波测距装置采集线路l量测端TA1的电流行波，并分别记录合闸初始行波首波头以及对端母线反射波首波头到达TA1的时间，再求其时间差Δt，最后利用线路l全长对波速进行校核。
具体步骤为：
(1)合闸初始行波首波头与对端母线反射波首波头到达量测端时刻的确定：输电线路l发生故障后重合闸装置启动，在线路量测端TA1感受到由本端合闸产生的初始行波浪涌；该行波浪涌沿线路l传播到对端母线发生反射后继续延线路传播到量测端，通过行波测距装置采集线路l量测端TA1的电流行波，并分别记录合闸初始行波首波头到达量测端TA1的时刻为t1，对端母线反射波首波头过达量测端TA1的时刻为t2；
(2)首波头时间差的求取：根据(1)中找出的合闸初始行波首波头与对端母线反射波首波头到达量测端时刻的t1，t2，求取时间差为Δt＝t1-t2；
(3)波速的校核：按照公式v＝2l1/Δt进行波速的校核，其中，l1为线路l的长度，v为波速。
实施例1：2014年9月16日18时54分53秒某线路I回发生A相瞬时故障
变电站安装的行波测距装置采样率为1MHz，即采样一个点所需时间为1μs，线路I回A相电流行波合闸初始行波与对端母线反射波的波形如图2所示。
(1)当线路重合闸时在线路量测端(即：靠近安装测距装置变电站母线处)感受到的由本端合闸产生的初始行波浪涌对应图2中第439个采样点；该初始行波沿线路传播到对端母线(即：未安装测距装置变电站母线)时将发生发射，因此变电站内行波测距装置也记录下来自对端母线反射波的到达时间，对应图2中第819个采样点。
(2)根据(1)中所述，可得合闸初始行波波头与对端母线反射波波头对应的采样点差值为N＝819-439＝380，即：采样时间差为380μs。
(3)不考虑海拔以及弧垂等因素的影响，线路实际全长为56.27km，根据说明书中推导的公式得计算波速为：v＝2l1/Δt＝2×56.27×103/380×10-6＝2.96×108m/s。
实施例2：2013年3月26日23时04分18秒某线路发生A相瞬时故障
变电站安装的行波测距装置采样率为1MHz，即采样一个点所需时间为1μs，线路A相电流行波合闸初始行波与对端母线反射波的波形如图3所示。
(1)当线路重合闸时在线路量测端(即：靠近安装测距装置变电站母线处)感受到的由本端合闸产生的初始行波浪涌对应图3中第207个采样点；该初始行波沿线路传播到对端母线(即：未安装测距装置变电站母线)时将发生发射，因此变电站内行波测距装置也记录下来自对端母线反射波的到达时间，对应图3中第461个采样点。
(2)根据(1)中所述，可得合闸初始行波波头与对端母线反射波波头对应的采样点差值为N＝461-207＝434，即：采样时间差为434μs。
(3)不考虑海拔以及弧垂等因素的影响，线路实际全长为64.2km，根据说明书中推导的公式得计算波速为：v＝2l1/Δt＝2×64.2×103/434×10-6＝2.958×108m/s。
以上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)

1.一种基于实测数据的波速校核方法，其特征在于：对于一条输电线路NP，仅有与母线P相连的变电站内安装行波测距装置，线路l发生故障后重合闸装置启动，在线路量测端TA1感受到由本端合闸产生的初始行波浪涌；该行波浪涌沿线路l传播到对端母线发生反射后继续延线路传播到量测端，通过行波测距装置采集线路l量测端TA1的电流行波，并分别记录合闸初始行波首波头以及对端母线反射波首波头到达TA1的时间，再求其时间差Δt，最后利用线路l全长对波速进行校核。
2.根据权利要求1所述的基于实测数据的波速校核方法，其特征在于具体步骤为：
(1)合闸初始行波首波头与对端母线反射波首波头到达量测端时刻的确定：输电线路l发生故障后重合闸装置启动，在线路量测端TA1感受到由本端合闸产生的初始行波浪涌；该行波浪涌沿线路l传播到对端母线发生反射后继续延线路传播到量测端，通过行波测距装置采集线路l量测端TA1的电流行波，并分别记录合闸初始行波首波头到达量测端TA1的时刻为t1，对端母线反射波首波头过达量测端TA1的时刻为t2；
(2)首波头时间差的求取：根据(1)中找出的合闸初始行波首波头与对端母线反射波首波头到达量测端时刻的t1，t2，求取时间差为Δt＝t1-t2；
(3)波速的校核：按照公式v＝2l1/Δt进行波速的校核，其中，l1为线路l的长度，v为波速。
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