CN109375062B - 一种校准波速的输电线路单端行波定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，针对目前单端行波法定位输电线路故障时因行波速率的误差而导致定位误差大的问题，利用行波传输速率指数性衰减规律，对单端行波定位法中的波速进行校准，提高了波速数据的准确性，从而减小单端行波定位法的定位误差，提升定位精度，方法简便，且具有良好的效果。

Description

一种校准波速的输电线路单端行波定位方法
技术领域
本发明涉及故障行波定位技术领域，尤其涉及一种校准波速的输电线路单端行波定位方法。
背景技术
单端行波定位法是输电线路故障定位技术中的主要方法之一，单端行波定位法依据波的传输理论，通过检测故障点行波第一次到达线路上行波监测装置的时间和反射后再到达装置的时间，以及行波在线路上的传播速率来计算故障点到行波监测装置的距离，单端行波定位法采用的原理简单、所需的装置设备少，便于实施，因此得到了较广泛的使用。
目前的单端行波定位法将行波视为以初始速率在线路中匀速传播，但行波在实际线路的传播中由于线路电阻、电感及电容等的影响，速度会有所衰减，因此目前的单端行波定位法选取的行波速率误差较大，导致计算出的故障距离会产生较大误差，且随着故障距离增大，定位误差也会增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，采用行波传输速率指数性衰减规律对常用的单端行波定位方法进行校准，包括下列步骤：
S1、在待测输电线路的A端与C端分别安装行波电流监测装置，其中，该两台行波电流监测装置之间时间同步；
S2、当待测输电线路上任一点B发生故障，产生故障暂态行波时，根据所述行波电流监测装置的历史行波数据以及故障记录信息，采用曲线拟合的方式的方式，建立线路波速-距离衰减特性曲线；
S3、通过A端的行波电流监测装置记录故障暂态行波第一次到达A端时的时间t1，以及故障暂态行波第二次到达A端时的时间t2，并计算t2与t1之间的时间差Δt，根据单端行波定位法，获取故障点B与待测输电线路A端的距离L的理论表达式,
S4、根据距离L的理论表达式，获取行波波速V关于距离L的方程表达式：V＝2L/Δt，并在所述线路波速-距离衰减特性曲线中，绘制函数V＝2L/Δt的线性函数曲线，获取线性函数曲线与所述线路波速-距离衰减特性曲线的交点，读取交点所代表的行波波速Vf；
S5、将步骤S4所获得的行波波速Vf带入步骤S3中距离L的表达式，获取待测输电线路A端与故障点B的故障距离。
优选的，所述步骤S3中，故障暂态行波第二次到达A端时的时间t2指故障暂态行波在第一次到达A端后发生折反射再次到达A端的时间。
优选的，所述步骤S2中，采用曲线拟合的具体步骤为：a.建立坐标轴；b.根据所述行波电流监测装置的历史行波数据以及故障记录信息，在坐标轴上建立若干坐标点；c.若干坐标点连线构成线路波速-距离衰减特性曲线。
优选的，所述线路波速-距离衰减特性曲线表现为指数性衰减函数。
优选的，所述步骤S4中，线性函数曲线为直线型线性函数曲线。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：
本发明提供的一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，针对目前单端行波法定位输电线路故障时因行波速率的误差而导致定位误差大的问题，利用行波传输速率指数性衰减规律，对单端行波定位法中的波速进行校准，提高了波速数据的准确性，从而减小单端行波定位法的定位误差，提升定位精度，方法简便，且具有良好的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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优选实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种校准波速的输电线路单端行波定位方法的示意图；
图2为本发明实施例提供的待测输电线路示意图；
图3为本发明实施例所公开的线路波速-距离衰减特性曲线示意图；
图4为本发明实施例所公开的在线路波速-距离衰减特性曲线图中绘制出关于行波传输方程的线性函数曲线示意图。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1与图2，一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，采用行波传输速率指数性衰减规律对常用的单端行波定位方法进行校准，包括下列步骤：
S1、在待测输电线路的A端与C端分别安装行波电流监测装置，其中，该两台行波电流监测装置之间时间同步，保证测量的精确性；
S2、当待测输电线路上任一点B发生故障，产生故障暂态行波时，故障暂态行波向故障点B两侧传播，最终被输电线路两端的行波电流监测装置所检测，然而在实际传输过程中，线路行波波速会随着距离的增加而逐渐减小，为了减小误差本发明采用曲线拟合的方式，建立线路波速-距离衰减特性曲线，其具体方法为，建立x轴为传播距离，y轴为线路波速的坐标轴，根据行波电流监测装置的历史行波数据以及故障记录信息，在坐标轴上建立若干坐标点，若干个坐标点之间连线即构成线路波速-距离衰减特性曲线，其线路波速-距离衰减特性曲线表现为指数性衰减函数。
S3、在故障暂态行波向故障点B两侧传播时，通过A端的行波电流监测装置记录故障暂态行波第一次到达A端时的时间t1，故障暂态行波到达A端后发生反射，再次传播回故障点B，在故障点B再次发生反射传播至A端，通过A端行波电流监测装置获取的故障暂态行波在第一次到达A端后发生折反射再次到达A端的时间t2，并计算故障暂态行波第二次达A端时的时间t2与故障暂态行波第一次到达A端时的时间t1之间的时间差Δt，其具体计算方法为：Δt＝t2-t1，并根据单端行波定位法，获得故障点B与待测输电线路A端的距离L的理论表达式：
S4、根据故障点B与待测输电线路A端的距离L的理论表达式：获取行波波速V关于距离L的方程表达式：V＝2L/Δt，在所述线路波速-距离衰减特性曲线中绘制函数V＝2L/Δt的线性函数曲线，获取线性函数曲线与所述线路波速-距离衰减特性曲线的交点，读取交点所代表的行波波速Vf；
优选的，所绘制的函数V＝2L/Δt的线性函数曲线为线性直线曲线。
S6、将步骤S5所获得的行波波速Vf带入步骤S3中距离L表达式，获取待测输电线路A端与故障点B的故障距离。
通过仿真来分析本发明提出的校准波速的输电线路单端行波定位方法对于故障定位的准确性。设置输电线路故障点在32.890km处，通过线路两端安装的行波监测装置采集到故障行波电流，根据该线路历史行波数据和故障记录信息，拟合出线路波速-距离衰减特性曲线，具体如图3所示，其曲线表现为指数性衰减曲线，并读取第一波头和第二波头到达时间t1、t2，计算故障暂态行波第二次达A端时的时间t2与故障暂态行波第一次到达A端时的时间t1之间的时间差：Δt＝t2-t1＝227us，根据单端行波定位方法，获得获取行波波速V关于距离L的方程表达式：V＝2L/Δt，在线路的波速-距离衰减特性曲线图中绘制出关于行波传输方程V＝2L/Δt的线性函数曲线，具体如图4所示，根据图4可知，行波传输方程V＝2L/Δt的线性函数曲线与波速-距离衰减特性曲线图具有一交点，读取该交点所代表的波速Vf＝290.386m/us，将Vf带入中，由于Δt已知，所以可求出故障距离为32.959km。
而在现有的单端行波定位法中，所采用的行波波速为初始值292m/us，将该波速带入所求得的故障距离为33.142Km，由此可见本发明所采用的校准波速的输电线路单端行波定位方法，其定位精度明显提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，其特征在于，采用行波传输速率指数性衰减规律对常用的单端行波定位方法进行校准，包括下列步骤：
S1、在待测输电线路的A端与C端分别安装行波电流监测装置，其中，该两台行波电流监测装置之间时间同步；
S2、当待测输电线路上任一点B发生故障，产生故障暂态行波时，根据所述行波电流监测装置的历史行波数据以及故障记录信息，采用曲线拟合的方式，建立线路波速-距离衰减特性曲线；
S3、通过A端的行波电流监测装置记录故障暂态行波第一次到达A端时的时间t1，以及故障暂态行波第二次到达A端时的时间t2，计算故障暂态行波第二次达A端时的时间t2与故障暂态行波第一次到达A端时的时间t1之间的时间差Δt，获取故障点B与待测输电线路A端的距离L的理论表达式,
S4、根据距离L的理论表达式，获取行波波速V关于距离L的方程表达式：V＝2L/Δt，并在所述线路波速-距离衰减特性曲线中，绘制函数V＝2L/Δt的线性函数曲线，获取线性函数曲线与所述线路波速-距离衰减特性曲线的交点，读取交点所代表的行波波速Vf；
S5、将步骤S4所获得的行波波速Vf带入步骤S3中距离L的表达式，获取待测输电线路A端与故障点B的故障距离。
2.根据权利要求1所述的一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，故障暂态行波第二次到达A端时的时间t2指故障暂态行波在第一次到达A端后发生折反射再次到达A端的时间。
3.根据权利要求1所述的一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用曲线拟合的具体步骤为：a.建立坐标轴；b.根据所述行波电流监测装置的历史行波数据以及故障记录信息，在坐标轴上建立若干坐标点；c.若干坐标点连线构成线路波速-距离衰减特性曲线。
4.根据权利要求3所述的一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，其特征在于，所述线路波速-距离衰减特性曲线表现为指数性衰减函数。
5.根据权利要求1所述的一种校准波速的输电线路单端行波定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，线性函数曲线为直线型线性函数曲线。
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