CN105301441B - 一种结合时频域的杆塔故障定位的方法和系统 - Google Patents

一种结合时频域的杆塔故障定位的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种结合时频域的杆塔故障定位的方法,包括获取故障时的三相电流,并通过变换处理,得到线模及零模参数;确定第一和第二母线上故障行波的主固有频率值,并根据线模及零模参数,得到故障点距离第一及第二母线分别对应的第一、第二预测值;根据第一和第二预测值,得到满足预定条件的计算值,并采集第一及第二母线的初始波头时间,进一步推导出第一及第二母线分别对应的第一、第二反射波时间;通过小波分析法,对第一及第二反射波时间分别进行修订,并导入预设的公式中,得到故障点距离第一母线和/或第二母线的实际值。实施本发明,消除了行波速度和线路长度因弧垂和季节的不同而变化对测距精度产生的影响,从而提高了测距精度。

Description

一种结合时频域的杆塔故障定位的方法和系统
技术领域
本发明涉及输电线路故障定位技术领域,尤其涉及一种结合时频域的杆塔故障定位的方法和系统。
背景技术
随着我国电力事业快速发展,高压远距离输电线路的大量建设,伴随而来的各种短路故障对供电可靠性造成很大影响,因此快速准确实现高压远距离输电线路的精确故障定位,对有效减少电力工作者巡线与停电的时间以及保障电网安全可靠运行具有十分重要的意义。
目前,输电线路快速准确故障定位的方法主要包括:参数识别法,以及基于故障信号暂态特征的行波法与固有频率法。其中,在采用参数识别法定位故障的方法中,其采用故障后系统变化的参数构成故障定位判据,具有较强的耐过渡电阻能力,但该方法不具备选相能力,需结合故障选相结果来确定故障点。在采用行波法定位故障的方法中,其包括单端法和双端法;其中,双端法根据线路两端初始波头时间可实现精确故障定位,但该方法依赖于两端精确同步,因此需要专用的同步时钟单元(如GPS和北斗卫星定位系统);单端法仅利用线路一端行波特征即可定位,实现简单,但该方法中由于反射波头的性质识别,受到过渡电阻的电弧特性、系统运行方式、负荷电流等影响,因此使得其测距精度往往要低于双端行波法。在采用固有频率法定位故障的方法中,其为一种提取暂态信号特征频率成分的故障定位方法,该方法可靠性高,测距效果稳定,但在线路结构复杂情况下,可能会受到模混杂现象的影响,导致测距精确度性下降。
鉴于以上不足,有关学者结合了现有行波法与固有频率法的特点,提出综合固有频率法和行波法的时频复合的单端故障测距方法,该方法利用固有频率法的测距结果,实现单端行波故障测距,可以准确识别行波波头的性质,兼备了行波法测距精度较高与固有频率法测距稳定的优点,但缺点在于:该方法没有考虑到行波速度和线路长度会因弧垂和季节的不同而变化对测距结果的影响;同时固有频率法作为时频结合测距算法的基础,其测距精度有待提高。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供一种结合时频域的杆塔故障定位的方法和系统,消除了行波速度和线路长度因弧垂和季节的不同而变化对测距精度产生的影响,从而提高了测距精度。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种结合时频域的杆塔故障定位的方法,其在包括由第一电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现,所述方法包括:
获取所述输电线路发生故障时的三相电流,并通过相模变换对所述获取到的三相电流进行解耦处理,得到所述输电线路单位长度线模参数及零模参数;
确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值,并根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值;
根据所述得到的第一预测值和第二预测值,确定满足预定条件的计算值,并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,且根据所述确定的计算值,以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间;
通过小波分析法,对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订,并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中,得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值。
其中,所述确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值,并根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值的具体步骤包括:
确定所述故障点对应于所述第一母线上故障行波的主固有频率值f1和其对应于所述第二母线上故障行波的主固有频率值f2
根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障行波在所述第一母线上的反射角θ1和行波模速度v1,以及得到所述故障行波在所述第二母线上的反射角θ2和行波模速度v2;其中,v1=v2
根据公式得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值d1以及其距离所述第二母线的第二预测值d2;其中,i为1或2。
其中,所述根据所述得到的第一预测值和第二预测值,确定满足预定条件的计算值,并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,且根据所述确定的计算值,以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间的具体步骤包括:
确定所述输电线路的总长度L,根据预设的条件确定计算值d;
采集所述故障行波对应所述第一母线的初始波头时间t1和其对应所述第二母线的初始波头时间t2
根据公式推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
根据公式推导出所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
其中,所述通过小波分析法,对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订,并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中,得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值的具体步骤包括:
通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第一时间,并将所述查找到的第一时间修订为所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第二时间,并将所述查找到的第二时间修订为所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
根据公式计算出所述故障点距离所述第一母线的实际值dis1和/或所述故障点距离所述第二母线的实际值dis2;其中,T1=t3-t1;T2=t4-t2;dis2=L-dis1。
本发明实施例还提供了一种结合时频域的杆塔故障定位的系统,其在包括由第一电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现,所述系统包括:
获取单元,用于获取所述输电线路发生故障时的三相电流,并通过相模变换对所述获取到的三相电流进行解耦处理,得到所述输电线路单位长度线模参数及零模参数;
距离估测单元,用于确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值,并根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值;
推导过渡单元,用于根据所述得到的第一预测值和第二预测值,确定满足预定条件的计算值,并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,且根据所述确定的计算值,以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间;
距离实测单元,用于通过小波分析法,对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订,并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中,得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值。
其中,所述距离估测单元包括:
第一参数获取模块,用于确定所述故障点对应于所述第一母线上故障行波的主固有频率值f1和其对应于所述第二母线上故障行波的主固有频率值f2
第二参数获取模块,用于根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障行波在所述第一母线上的反射角θ1和行波模速度v1,以及得到所述故障行波在所述第二母线上的反射角θ2和行波模速度v2;其中,v1=v2
距离估测模块,用于根据公式得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值d1以及其距离所述第二母线的第二预测值d2;其中,i为1或2。
其中,所述推导过渡单元包括:
条件筛选模块,用于确定所述输电线路的总长度L,根据预设的条件确定计算值d;
采集模块,用于采集所述故障行波对应所述第一母线的初始波头时间t1和其对应所述第二母线的初始波头时间t2
第一反射波时间推导模块,用于根据公式推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
第二反射波时间推导模块,用于根据公式推导出所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
其中,所述距离实测单元包括:
第一修订模块,用于通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第一时间,并将所述查找到的第一时间修订为所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
第二修订模块,用于通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第二时间,并将所述查找到的第二时间修订为所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
距离实测模块,用于根据公式计算出所述故障点距离所述第一母线的实际值dis1和/或所述故障点距离所述第二母线的实际值dis2;其中,T1=t3-t1;T2=t4-t2;dis2=L-dis1。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:
在本发明实施例中,由于通过采集故障点两端发送故障行波的主固有频率特征以及输电线路解耦处理的线模和零模参数,计算出故障点距离第一母线或第二母线之间的预测值,并对计算出的预测值进行优化,进一步结合单端行波测距理论确定输电线路两端来自故障点反射波的到达时刻,且根据输电线路两侧初始波头与故障点反射波头的时间差之比实现故障定位,从而消除了行波速度和线路长度因弧垂和季节的不同而变化对测距精度产生的影响,提高了测距精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种结合时频域的杆塔故障定位的方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的一种结合时频域的杆塔故障定位的方法应用场景中双端供电网络的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种结合时频域的杆塔故障定位的方法应用场景中故障行波来回路径反射的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种结合时频域的杆塔故障定位的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示,为本发明实施例中,提供的一种结合时频域的杆塔故障定位的方法,其在包括由第一电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现,所述方法包括:
步骤S1、获取所述输电线路发生故障时的三相电流,并通过相模变换对所述获取到的三相电流进行解耦处理,得到所述输电线路单位长度线模参数及零模参数;
具体过程为,根据第一电压源的电源幅值、相角、等效阻抗等,以及根据第二电压源的电源幅值、相角、等效阻抗等,解耦处理成输电线路单位长度线模参数和零模参数;其中,线模参数和零模参数均包括电感、电容、电阻和电导等参数。
步骤S2、确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值,并根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值;
具体过程为,确定故障点对应于第一母线上故障行波的主固有频率值f1和其对应于第二母线上故障行波的主固有频率值f2
根据得到的线模参数及零模参数,得到故障行波在第一母线上的反射角θ1和行波模速度v1,以及得到故障行波在第二母线上的反射角θ2和行波模速度v2;其中,v1=v2
根据公式(1),得到故障点距离第一母线的第一预测值d1以及其距离第二母线的第二预测值d2
式(1)中,i为1或2。
步骤S3、根据所述得到的第一预测值和第二预测值,确定满足预定条件的计算值,并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,且根据所述确定的计算值,以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间;
具体过程为,确定输电线路的总长度L,根据预设的条件公式(2),确定计算值d;
采集故障行波对应第一母线的初始波头时间t1和其对应第二母线的初始波头时间t2
根据公式(3),推导出故障行波对应于第一母线的第一反射波时间t3
根据公式(4),推导出故障行波对应于第二母线的第二反射波时间t4
应当说明的是,由于故障行波在第一母线上行波模速度v1和故障行波在第二母线上行波模速度v2相等,因此式(4)中,第二反射波时间t4采用了故障行波在第一母线上行波模速度v1
应当说明的是,初始波头时间为故障行波从故障点到达相应母线的时间,反射波时间为故障行波以一母线为起点,到达故障点后折返至该起点母线所花费的时间。
步骤S4、通过小波分析法,对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订,并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中,得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值。
具体过程为,通过小波分析法对故障行波进行分析,在推导出的故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3的一定浮动时间范围内,将查找到故障行波波头对应的时间作为第一时间,并将查找到的第一时间修订为故障行波对应于第一母线的第一反射波时间t3
通过小波分析法对故障行波进行分析,在推导出的故障行波对应于第二母线的第二反射波时间t4的一定浮动时间范围内,将查找到故障行波波头对应的时间作为第二时间,并将查找到的第二时间修订为故障行波对应于第二母线的第二反射波时间t4
根据公式(5),,计算出故障点距离第一母线的实际值dis1:
式(5)中,T1=t3-t1;T2=t4-t2
和/或根据公式(6),计算出故障点距离第二母线的实际值dis2:
dis2=L-dis1 (6)。
可以理解的是,根据计算出的故障点距离第一母线的实际值dis1和/或故障点距离第二母线的实际值dis2,在实际应用中,能够快速查找到实际值dis1和/或实际值dis2附近范围相邻的杆塔,从而能够快速在现场根据杆塔找到故障点,并进行排查和维修。
如图2和图3所示,对本发明实施例中的结合时频域的杆塔故障定位的方法的应用场景做进一步说明:
图2中,Em和En分别为第一电压源和第二电压源,Zm和Zn分别为第一电压源侧和第二电压源侧的等效阻抗,m和n分别为第一母线和第二母线、L为输电线路;图3中,F为故障点,t1为故障行波对应第一母线的初始波头时间;t2为故障行波对应第二母线的初始波头时间;t3为故障行波对应第一母线的第一反射波时间;t4为故障行波对应第二母线的第二反射波时间。
假设输电线路L的总长度为400km,第一母线m侧第一电压源Em等效参数为:电源幅值500kV,相角-3°,等效阻抗Zm=2.11+j56.4Ω;第二母线n侧第二电压源En等效参数为:电源幅值505kV,相角1°,等效阻抗Zn=0.816+j23.6Ω;
第一步、确定输电线路L单位长度线模参数为:电感Lm=0.864mH,电容Cm=0.01336μF,电阻Rm=0.018Ω;输电线路L单位长度零模参数为:电感Lm=2.17mH,电容Cm=0.01μF,电阻Rm=0.161Ω;经过解耦处理后,得到故障行波在第一母线上的反射角θ1和行波模速度v1,以及得到故障行波在第二母线上的反射角θ2和行波模速度v2等具体数值;
第二步、在某一时刻,测到故障点两端信号中故障行波的主固有频率值:第一母线对应的主固有频率值f1=805Hz,第二母线对应的主固有频率值f2=400Hz;并进一步计算出第一预测值d1=107.3km以及第二预测值d2=293.13km;
第三步、由于d1=107.3km<0.4L=160km,因此根据公式(2),得出满足预定条件的计算值d=d1=107.3km;此时可根据公式(3)和(4),可先行推导出t3-t1=729.1μs,t4-t2=1988.9μs;
第四步、由于测得第一母线m侧行波初始波头时间t1=25371μs,因此根据固有频率法推导出第一反射波时间t3=26100.1μs;同理,由于测得第二母线n侧行波初始波头时间t2=25995μs,因此根据固有频率法推导出第二反射波时间t4=27983.9μs;
第五步、通过小波分析对滤波前的行波信号进行分析,在第一母线m侧的第一反射波时间t3=26100.1μs其前后各20μs的时间范围内查找奇异点,发现仅有一个波头,对应时间为26107μs,其与推算出的波头位置的间隔为7μs,可以确定其为反射波头,将该波头时间修订为第一反射波时间t3=26107μs;同理,对第二母线n侧的波头时间采用类似的方法,修订后的第二反射波时间t4=27979μs,其与推算出的波头位置的间隔为5μs;
第六步、根据公式(5),计算出故障点距离第一母线m的实际值dis1=107.06km,其对应与d1=107.3km的测距误差仅有236m。
如图4所示,为本发明实施例中,提供的一种结合时频域的杆塔故障定位的系统,其在包括由第一电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现,所述系统包括:
获取单元410,用于获取所述输电线路发生故障时的三相电流,并通过相模变换对所述获取到的三相电流进行解耦处理,得到所述输电线路单位长度线模参数及零模参数;
距离估测单元420,用于确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值,并根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值;
推导过渡单元430,用于根据所述得到的第一预测值和第二预测值,确定满足预定条件的计算值,并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,且根据所述确定的计算值,以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间;
距离实测单元440,用于通过小波分析法,对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订,并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中,得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值。
其中,所述距离估测单元420包括:
第一参数获取模块4201,用于确定所述故障点对应于所述第一母线上故障行波的主固有频率值f1和其对应于所述第二母线上故障行波的主固有频率值f2
第二参数获取模块4202,用于根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障行波在所述第一母线上的反射角θ1和行波模速度v1,以及得到所述故障行波在所述第二母线上的反射角θ2和行波模速度v2;其中,v1=v2
距离估测模块4203,用于根据公式得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值d1以及其距离所述第二母线的第二预测值d2;其中,i为1或2。
其中,所述推导过渡单元430包括:
条件筛选模块4301,用于确定所述输电线路的总长度L,根据预设的条件确定计算值d;
采集模块4302,用于采集所述故障行波对应所述第一母线的初始波头时间t1和其对应所述第二母线的初始波头时间t2
第一反射波时间推导模块4303,用于根据公式推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
第二反射波时间推导模块4304,用于根据公式推导出所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
其中,所述距离实测单元440包括:
第一修订模块4401,用于通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第一时间,并将所述查找到的第一时间修订为所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
第二修订模块4402,用于通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第二时间,并将所述查找到的第二时间修订为所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
距离实测模块4403,用于根据公式计算出所述故障点距离所述第一母线的实际值dis1和/或所述故障点距离所述第二母线的实际值dis2;其中,T1=t3-t1;T2=t4-t2;dis2=L-dis1。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:
在本发明实施例中,由于通过采集故障点两端发送故障行波的主固有频率特征以及输电线路解耦处理的线模和零模参数,计算出故障点距离第一母线或第二母线之间的预测值,并对计算出的预测值进行优化,进一步结合单端行波测距理论确定输电线路两端来自故障点反射波的到达时刻,且根据输电线路两侧初始波头与故障点反射波头的时间差之比实现故障定位,从而消除了行波速度和线路长度因弧垂和季节的不同而变化对测距精度产生的影响,提高了测距精度。
值得注意的是,上述系统实施例中,所包括的各个系统单元只是按照功能逻辑进行划分的,但并不局限于上述的划分,只要能够实现相应的功能即可;另外,各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述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,所述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、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种结合时频域的杆塔故障定位的方法,其特征在于,其在包括由第一电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现,所述方法包括:
获取所述输电线路发生故障时的三相电流,并通过相模变换对所述获取到的三相电流进行解耦处理,得到所述输电线路单位长度线模参数及零模参数;
确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值,并根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值;
根据所述得到的第一预测值和第二预测值,确定满足预定条件的计算值,并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,且根据所述确定的计算值,以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间;
通过小波分析法,对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订,并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中,得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值,并根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值的具体步骤包括:
确定所述故障点对应于所述第一母线上故障行波的主固有频率值f1和其对应于所述第二母线上故障行波的主固有频率值f2
根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障行波在所述第一母线上的反射角θ1和行波模速度v1,以及得到所述故障行波在所述第二母线上的反射角θ2和行波模速度v2;其中,v1=v2
根据公式得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值d1以及其距离所述第二母线的第二预测值d2;其中,i为1或2。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述得到的第一预测值和第二预测值,确定满足预定条件的计算值,并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,且根据所述确定的计算值,以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间的具体步骤包括:
确定所述输电线路的总长度L,根据预设的条件确定计算值d;
采集所述故障行波对应所述第一母线的初始波头时间t1和其对应所述第二母线的初始波头时间t2
根据公式推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
根据公式推导出所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述通过小波分析法,对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订,并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中,得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值的具体步骤包括:
通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第一时间,并将所述查找到的第一时间修订为所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第二时间,并将所述查找到的第二时间修订为所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
根据公式计算出所述故障点距离所述第一母线的实际值dis1和/或所述故障点距离所述第二母线的实际值dis2;其中,T1=t3-t1;T2=t4-t2;dis2=L-dis1。
5.一种结合时频域的杆塔故障定位的系统,其在包括由第一电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现,所述系统包括:
获取单元,用于获取所述输电线路发生故障时的三相电流,并通过相模变换对所述获取到的三相电流进行解耦处理,得到所述输电线路单位长度线模参数及零模参数;
其特征在于,所述系统还包括:
距离估测单元,用于确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值,并根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值;
推导过渡单元,用于根据所述得到的第一预测值和第二预测值,确定满足预定条件的计算值,并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,且根据所述确定的计算值,以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间,推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间;
距离实测单元,用于通过小波分析法,对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订,并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中,得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值。
6.如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述距离估测单元包括:
第一参数获取模块,用于确定所述故障点对应于所述第一母线上故障行波的主固有频率值f1和其对应于所述第二母线上故障行波的主固有频率值f2
第二参数获取模块,用于根据所述得到的线模参数及零模参数,得到所述故障行波在所述第一母线上的反射角θ1和行波模速度v1,以及得到所述故障行波在所述第二母线上的反射角θ2和行波模速度v2;其中,v1=v2
距离估测模块,用于根据公式得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值d1以及其距离所述第二母线的第二预测值d2;其中,i为1或2。
7.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述推导过渡单元包括:
条件筛选模块,用于确定所述输电线路的总长度L,根据预设的条件确定计算值d;
采集模块,用于采集所述故障行波对应所述第一母线的初始波头时间t1和其对应所述第二母线的初始波头时间t2
第一反射波时间推导模块,用于根据公式推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
第二反射波时间推导模块,用于根据公式推导出所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
8.如权利要求7所述的系统,其特征在于,所述距离实测单元包括:
第一修订模块,用于通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第一时间,并将所述查找到的第一时间修订为所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3
第二修订模块,用于通过小波分析法对所述故障行波进行分析,在所述推导出的故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4的一定浮动时间范围内,将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第二时间,并将所述查找到的第二时间修订为所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4
距离实测模块,用于根据公式计算出所述故障点距离所述第一母线的实际值dis1和/或所述故障点距离所述第二母线的实际值dis2;其中,T1=t3-t1;T2=t4-t2;dis2=L-dis1。
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