CN106405320A - 一种链式网络的区外故障测距延拓方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种链式网络的区外故障测距延拓方法，属电力系统继电保护技术领域。本发明为：三端组成的链式网络，线路MN为电缆，线路NP为架空线，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，当未被行波测距装置监测的输电线路NP发生故障后，利用行波测距装置采集健全线路MN中靠近母线M侧量测端TA1的电流行波，并分别记录故障初始行波和故障点反射波通过健全线路MN传播到TA1的时间，再求其时间差Δt，最后结合测距理论以及经验波速计算故障距离lf。本发明只需在链式网络的一端安装检测设备，克服了未被监测线路的故障测距困难和双端行波法运行成本高的缺点，降低了建设成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种链式网络的区外故障测距延拓方法，属电力系统继电保护技术领域。
背景技术
输电线路发生故障后快速、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，有效保证电力系统运行的稳定运行。
现行的故障测距方法主要有故障分析法、阻抗法和行波法。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。当线路发生故障后行波测距装置能够对所监测的各条线路进行测距，然而对于链式网络，若在输电线路的各端均装设行波测距装置，对链式网的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，急需探索一种针对链式网的行波测距范围延拓方法，通过一台行波测距装置获得的线路区外故障初始波头以及故障点反射波波头实现对链式网的准确测距。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种链式网络的区外故障测距延拓方法，在链式网络的一端装设行波测距装置采集量测端获得的下级线路故障时的故障初始行波和故障点反射波，通过行波测距理论以及经验波速进行故障定位，克服链式输电线路未被监测线路的故障测距困难和双端行波法运行成本高的缺点。
本发明的技术方案是：一种链式网络的区外故障测距延拓方法，三端组成的链式网络中，线路MN为电缆，线路NP为架空线，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，当未被行波测距装置监测的输电线路NP发生故障后，利用行波测距装置采集健全线路MN中靠近母线M侧量测端TA1的电流行波，并分别记录故障初始行波和故障点反射波通过健全线路MN传播到TA1的时间，再求其时间差Δt，最后结合测距理论以及经验波速计算故障距离lf。
具体步骤为：
(1)故障波头时间的确定：三端组成的链式网络中，线路MN为电缆，线路NP为架空线，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，当未被行波测距装置监测的输电线路NP发生故障后，故障初始行波到达母线N后发生透射和反射，透射行波沿健全线路MN继续传播，反射行波到达故障点后又发生反射并经母线N透射到健全线路MN上，因此健全线路MN的量测端TA1能感受到来自故障点的初始行波和故障点反射波，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MN后，量测端TA1获得的故障波头 时间，记为t1；故障点反射波经母线N透射到健全线路MN时，量测端TA1获得的故障波头时间记为t2；
(2)故障波头时间差的求取：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lf＝v·Δt/2或者lf＝l-v·Δt/2进行故障位置的计算；
其中，l为健全线路MN的长度；lf为故障点距离母线N的距离；v为波速。
本发明的原理是：
1、故障波头时间差的求取
对由三个变电站组成的链式网络，线路MM为电缆，线路NP为架空线，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，当未被行波测距装置监测的输电线路NP发生故障后，故障初始行波到达母线N后发生透射和反射，透射行波沿健全线路MN继续传播，反射行波到达故障点后又发生反射并经母线N透射到健全线路MN上，因此健全线路MN的量测端TA1能感受到来自故障点的初始行波和故障点反射波，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MN后，量测端TA1获得的故障波头时间，记为t1；故障点反射波经母线N透射到健全线路MN时，量测端TA1获得的故障波头时间记为t2，求取其时间差为：
Δt＝t1-t2 (1)
式(1)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MN的故障波头时间；t2为量测端TA1获得的故障点反射波到达母线N端并经母线N透射到健全线路MN后量测端TA1获得的故障波头时间。
2、链式网络的故障定位：
根据公式(2)计算故障距离。
lf＝v·Δt/2 (2)
lf＝l-v·Δt/2 (3)
式中，l为健全线路MN的长度；lf为故障点距离母线N的距离；v为波速。
本发明的有益效果是：本方法只需在链式网络的一端安装检测设备，克服了未被监测线路的故障测距困难和双端行波法运行成本高的缺点，降低了建设成本；此外，此方法不受故障瞬时性以及故障电阻变化等因素的影响，测距结果准确可靠。
附图说明
图1为本发明实施例1、实施例2、实施例3的链式网结构图；
图2为本发明实施例1线路NP故障时TA1检测到的电流行波图；
图3为本发明实施例2线路NP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。
一种链式网络的区外故障测距延拓方法，三端组成的链式网络中，线路MN为电缆，线路NP为架空线，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，当未被行波测距装置监测的输电线路NP发生故障后，利用行波测距装置采集健全线路MN中靠近母线M侧量测端TA1的电流行波，并分别记录故障初始行波和故障点反射波通过健全线路MN传播到TA1的时间，再求其时间差Δt，最后结合测距理论以及经验波速计算故障距离lf。
具体步骤为：
(1)故障波头时间的确定：三端组成的链式网络中，线路MN为电缆，线路NP为架空线，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，当未被行波测距装置监测的输电线路NP发生故障后，故障初始行波到达母线N后发生透射和反射，透射行波沿健全线路MN继续传播，反射行波到达故障点后又发生反射并经母线N透射到健全线路MN上，因此健全线路MN的量测端TA1能感受到来自故障点的初始行波和故障点反射波，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MN后，量测端TA1获得的故障波头时间，记为t1；故障点反射波经母线N透射到健全线路MN时，量测端TA1获得的故障波头时间记为t2；
(2)故障波头时间差的求取：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lf＝v·Δt/2或者lf＝l-v·Δt/2进行故障位置的计算；
其中，l为健全线路MN的长度；lf为故障点距离母线N的距离；v为波速。
实施例1：
如图1所示的由三个变电站M、N、P组成的链式网络，且各条线路长度分别为：健全线路MN的长度l＝10km，故障线路NP＝90km。假设线路NP距离母线N端55km处发生A相接地故障，故障初始角为120°，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故障波头对应的时间为t1＝0.213867s，t2＝0.216270s；求故障波头时间差Δt＝t2-t1＝0.002403s，v取为经验波速，大小为2.98×108m/s；最后利用公式(3)计算故障距离lf＝l-v·Δt/2＝54.2km，在误差范围内满足要求。
实施例2：
如图1所示的由三个变电站M、N、P组成的链式网络，且各条线路长度分别为：健全线路MN的长度l＝10km，故障线路NP＝90km。假设线路NP距离母线N端20km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3所示的电流行波图找出故障波头对应的时间为t1＝0.208068s，t2＝0.209440s；求故障波头时间差Δt＝t1-t2＝0.000668s，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lf＝v·Δt/2＝20.44km，在误差范围内满足要求。
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)
1.一种链式网络的区外故障测距延拓方法，其特征在于：三端组成的链式网络中，线路MN为电缆，线路NP为架空线，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，当未被行波测距装置监测的输电线路NP发生故障后，利用行波测距装置采集健全线路MN中靠近母线M侧量测端TA1的电流行波，并分别记录故障初始行波和故障点反射波通过健全线路MN传播到TA1的时间，再求其时间差Δt，最后结合测距理论以及经验波速计算故障距离lf。
2.根据权利要求1所述的链式网络的区外故障测距延拓方法，其特征在于具体步骤为：
(1)故障波头时间的确定：三端组成的链式网络中，线路MN为电缆，线路NP为架空线，仅有与母线M相连的变电站内安装行波测距装置，当未被行波测距装置监测的输电线路NP发生故障后，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MN后，量测端TA1获得的故障波头时间，记为t1；故障点反射波经母线N透射到健全线路MN时，量测端TA1获得的故障波头时间记为t2；
(2)故障波头时间差的求取：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lf＝v·Δt/2或者lf＝l-v·Δt/2进行故障位置的计算；
其中，l为健全线路MN的长度；lf为故障点距离母线N的距离；v为波速。
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