CN109406946A - 一种同塔双回t接输电线路的单端行波测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同塔双回T接输电线路的单端行波测距方法，属于输电线路故障定位技术领域。首先读取由量测端高速采集装置获取两回线路的电流行波；其次对所获取的电流行波采用3次样条小波函数进行检测和标定，比较两回线路量测端电流行波模极大值，然后截取min{[t₁，t₁+2l₂/v]，[t₁，t₁+2l₃/v]}时窗内的行波，比较两回线路在该时窗内行波的幅值和极性，判断是否有健全回线初始行波，若无，则故障发生在MT或QT段；若故障发生在QT支路，则在t₁+2l₂/v时刻邻域内必定有反映线路全长NT的行波，反之，则故障发生在MT支路；若有，则故障发生在NT或QT段；若故障发生在NT，则在t₁+2l₃/v时刻邻域内必定有反映线路全长QT的行波，反之，则故障发生在QT支路，利用单端行波测距公式计算故障距离。

Description

一种同塔双回T接输电线路的单端行波测距方法

技术领域

本发明涉及一种同塔双回T接输电线路的单端行波测距方法，属于输电线路故障定位技术领域。

背景技术

随着我国电网的快速发展，同塔双回T接输电线路越来越多的出现在高压电网中。同塔双回输电线路具有输送能力大、出线走廊窄、占地面积小等优势，在高压输电网中得到广泛的应用，同塔双回输电线路相互连接，构成双回T型输电线路。双回T型输电线路接线方式简单、施工速度快，可以有效减少设备投资。同时双回T型输电线路具有输电功率高、负荷重的特点，一旦线路发生故障，有可能造成大面积停电。而且现如今对双回T接输电线路的故障分支判断和测距大多数都是利用两端、三端量测端的故障信息，但是获取到同一时间刻度下输电线路两端、三端的故障信息很困难，而且也需要一定的时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种同塔双回T接输电线路的单端行波测距方法，用以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种同塔双回T接输电线路的单端行波测距方法，首先读取由量测端高速采集装置获取两回线路的电流行波；其次对所获取的电流行波采用3次样条小波函数进行检测和标定，比较两回线路量测端电流行波模极大值，极大值大者为故障回线，然后截取min{[t₁，t₁+2l₂/v]，[t₁，t₁+2l₃/v]}时窗内的行波，比较两回线路在该时窗内行波的幅值和极性，判断是否有健全回线初始行波，若无，则故障发生在MT或QT段；若故障发生在QT支路，则在t₁+2l₂/v时刻邻域内必定有反映线路全长NT的行波(健全支路初始行波)，反之，则故障发生在MT支路；若有，则故障发生在NT或QT段；若故障发生在NT，则在t₁+2l₃/v时刻邻域内必定有反映线路全长QT的行波，反之，则故障发生在QT支路，最后利用单端行波测距公式计算故障距离。

具体步骤为：

第一步、读取宽频暂态电流数据，由CT_I和CT_II获取两回线路的故障电流行波数据，并用3次样条小波函数对获取到的电流行波进行检测和标定；

第二步、比较CT_I和CT_II的首个行波的小波变换模极大值，较大值对应的量测端CT所在的回线为故障回线，并将故障点初始行波到达时刻记为t₁。

第三步、截取min{[t₁，t₁+2l₂/v]，[t₁，t₁+2l₃/v]}时窗长内电流行波小波变换模极大值的检测和标定结果，形成健全回线和故障回线的时刻-幅值极性矩阵分别为：

式中，M_n是健全回线时刻-幅值极性矩阵，M_F是故障回线时刻-幅值极性矩阵；

第四步、根据健全回线和故障回线的时刻-幅值极性矩阵，若存在|M_nr>M_Fr|的行波，即健全回线初始行波，故障发生在NT或QT支路；假设故障发生在NT支路，在t₁+2l₃/v时刻邻域内必定有反映线路全长QT支路的行波(健全支路初始行波)，反之，则故障发生在QT支路；

第五步、根据健全回线和故障回线的时刻-幅值极性矩阵，若不存在|M_nr>M_Fr|的行波，即健全回线初始行波，故障发生在MT或QT段；假设故障发生在QT支路，在t₁+2l₂/v时刻邻域内必定有反映线路全长NT支路的行波(健全支路初始行波)，反之，则故障发生在MT支路；

第六步、将所标定的健全回线初始行波到达健全回线量测端的时刻记为t₂；

第七步、利用单端行波测距公式计算出故障点到M端的距离；

当故障发生在双回输电线路MT、NT支路时，其测距公式为：

当故障发生在双回输电线路NT支路时，其测距公式为：

式中，l₁、l₂、l₃为MT、NT、QT支路输电线路的长度，x_M为故障点到M端的距离，v为线模波速度，t₁为故障点初始行波到达M端的时刻，t₂为健全回线初始行波到达M端的时刻。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中故障点初始行波、健全回线初始行波、健全支路初始行波，这些行波波头在所截取的时窗内易识别，并且小波变换模极大值明显大于其它行波，因此识别出来比较容易。

(2)利用健全回线初始行波进行测距，健全回线初始行波不受过渡电阻折反射的影响，有利于可靠测距。

(3)本发明只用单端行波信息对同塔双回T接输电线路进行故障测距，相比于利用双端、三端行波信息，降低了要同步时间的难度。

附图说明

图1是本发明同塔双回T接输电线路仿真模型图；

图2是本发明实施例1中l₁支路距M端56km发生故障I、II回线a相电流图；

图3是本发明实施例1中l₁支路距M端56km发生故障I、II回线a相电流模极大值图；

图4是本发明实施例2中l₂支路距M端94km发生故障I、II回线a相电流图；

图5是本发明实施例2中l₂支路距M端94km发生故障I、II回线a相电流模极大值图；

图6是本发明实施例3中l₃支路距M端100km发生故障I、II回线a相电流图；

图7是本发明实施例3中l₃支路距M端100km发生故障I、II回线a相电流模极大值图。

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。

一种同塔双回T接输电线路的单端行波测距方法，首先读取由量测端高速采集装置获取两回线路的电流行波；其次对所获取的电流行波采用3次样条小波函数进行检测和标定，比较两回线路量测端电流行波模极大值，极大值大者为故障回线，然后截取min{[t₁，t₁+2l₂/v]，[t₁，t₁+2l₃/v]}时窗内的行波，比较两回线路在该时窗内行波的幅值和极性，判断是否有健全回线初始行波，若无，则故障发生在MT或QT段；若故障发生在QT支路，则在t₁+2l₂/v时刻邻域内必定有反映线路全长NT的行波(健全支路初始行波)，反之，则故障发生在MT支路；若有，则故障发生在NT或QT段；若故障发生在NT，则在t₁+2l₃/v时刻邻域内必定有反映线路全长QT的行波，反之，则故障发生在QT支路，最后利用单端行波测距公式计算故障距离。

具体步骤为：

第一步、读取宽频暂态电流数据，由CT_I和CT_II获取两回线路的故障电流行波数据，并用3次样条小波函数对获取到的电流行波进行检测和标定；

第二步、比较CT_I和CT_II的首个行波的小波变换模极大值，较大值对应的量测端CT所在的回线为故障回线，并将故障点初始行波到达时刻记为t₁。

第三步、截取min{[t₁，t₁+2l₂/v]，[t₁，t₁+2l₃/v]}时窗长内电流行波小波变换模极大值的检测和标定结果，形成健全回线和故障回线的时刻-幅值极性矩阵分别为：

式中，M_n是健全回线时刻-幅值极性矩阵，M_F是故障回线时刻-幅值极性矩阵；

第四步、根据健全回线和故障回线的时刻-幅值极性矩阵，若存在|M_nr>M_Fr|的行波，即健全回线初始行波，故障发生在NT或QT支路；假设故障发生在NT支路，在t₁+2l₃/v时刻邻域内必定有反映线路全长QT支路的行波(健全支路初始行波)，反之，则故障发生在QT支路；

第五步、根据健全回线和故障回线的时刻-幅值极性矩阵，若不存在|M_nr>M_Fr|的行波，即健全回线初始行波，故障发生在MT或QT段；假设故障发生在QT支路，在t₁+2l₂/v时刻邻域内必定有反映线路全长NT支路的行波(健全支路初始行波)，反之，则故障发生在MT支路；

第六步、将所标定的健全回线初始行波到达健全回线量测端的时刻记为t₂；

第七步、利用单端行波测距公式计算出故障点到M端的距离；

当故障发生在双回输电线路MT、NT支路时，其测距公式为：

当故障发生在双回输电线路NT支路时，其测距公式为：

式中，l₁、l₂、l₃为MT、NT、QT支路输电线路的长度，x_M为故障点到M端的距离，v为线模波速度，t₁为故障点初始行波到达M端的时刻，t₂为健全回线初始行波到达M端的时刻。

实施例1：如图1-3所示，某110kV交流同塔双回T接线路仿真模型如图1所示；其线路参数如下：MT支路线路长为70km，NT支路线路长为84km，QT支路线路长为90km，即(l₁<l₂<l₃)。故障位置：I回线路距M端56km发生故障。采样频率为1MHz。

(1)根据说明书中的第一步到第二步得到CT_I和CT_II首个行波的小波变换模极大值，可以从上图中很容易看出I回线a相电流模极大值大于II回线a相电流模极大值，因此可以判断出故障线路为I回输电线路。

(2)根据说明书中的第二步可以得到故障点初始行波波头到达量测端CT_I的时刻t₁为0.187ms。

(3)根据说明书的第四步和第六步可以得到健全回线初始行波到达量测端CT_II的时刻t₂为0.842ms。

(4)根据说明书的第四步或第五步确定故障分支，第七步由发生故障分支的单端测距公式得到故障点距离M端的距离为55.7km。

实施例2：如图1、4-5所示，某110kV交流同塔双回T接线路仿真模型如图1所示；其线路参数如下：MT支路线路长为70km，NT支路线路长为84km，QT支路线路长为90km，即(l₁<l₂<l₃)。故障位置：I回线路的NT支路距M端94km处发生故障。采样频率为1MHz。

(1)根据说明书中的第一步到第二步得到CT_I和CT_II首个行波的小波变换模极大值，可以从上图中很容易看出I回线a相电流模极大值大于II回线a相电流模极大值，因此可以判断出故障线路为I回输电线路。

(2)根据说明书中的第二步可以得到故障点初始行波波头到达量测端CT_I的时刻t₁为0.314ms。

(3)根据说明书的第四步和第六步可以得到健全回线初始行波到达量测端CT_II的时刻t₂为0.715ms。

(4)根据说明书的第四步或第五步确定故障分支，第七步由发生故障分支的单端测距公式得到故障点距离M端的距离为94km。

实施例3：如图1、6-7所示，某110kV交流同塔双回T接线路仿真模型如图1所示；其线路参数如下：MT支路线路长为70km，NT支路线路长为84km，QT支路线路长为90km，即(l₁<l₂<l₃)。故障位置：I回线路的QT支路距M端100km处发生故障。采样频率为1MHz。

(1)根据说明书中的第一步到第二步得到CT_I和CT_II首个行波的小波变换模极大值，可以从上图中很容易看出I回线a相电流模极大值大于II回线a相电流模极大值，因此可以判断出故障线路为I回输电线路。

(2)根据说明书中的第二步可以得到故障点初始行波波头到达量测端CT_I的时刻t₁为0.334ms。

(3)根据说明书的第四步和第六步可以得到健全回线初始行波到达量测端CT_II的时刻t₂为0.735ms。

(4)根据说明书的第四步或第五步确定故障分支，第七步由发生故障分支的单端测距公式得到故障点距离M端的距离为100km。

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)

1.一种同塔双回T接输电线路的单端行波测距方法，其特征在于：首先读取由量测端高速采集装置获取两回线路的电流行波；其次对所获取的电流行波采用3次样条小波函数进行检测和标定，比较两回线路量测端电流行波模极大值，极大值大者为故障回线，然后截取min{[t₁，t₁+2l₂/v]，[t₁，t₁+2l₃/v]}时窗内的行波，比较两回线路在该时窗内行波的幅值和极性，判断是否有健全回线初始行波，若无，则故障发生在MT或QT段；若故障发生在QT支路，则在t₁+2l₂/v时刻邻域内必定有反映线路全长NT的行波，反之，则故障发生在MT支路；若有，则故障发生在NT或QT段；若故障发生在NT，则在t₁+2l₃/v时刻邻域内必定有反映线路全长QT的行波，反之，则故障发生在QT支路，最后利用单端行波测距公式计算故障距离。

2.根据权利要求1所述的同塔双回T接输电线路的单端行波测距方法，其特征在于具体步骤为：

第一步、读取宽频暂态电流数据，由CT_I和CT_II获取两回线路的故障电流行波数据，并用3次样条小波函数对获取到的电流行波进行检测和标定；

第二步、比较CT_I和CT_II的首个行波的小波变换模极大值，较大值对应的量测端CT所在的回线为故障回线，并将故障点初始行波到达时刻记为t₁。

第三步、截取min{[t₁，t₁+2l₂/v]，[t₁，t₁+2l₃/v]}时窗长内电流行波小波变换模极大值的检测和标定结果，形成健全回线和故障回线的时刻-幅值极性矩阵分别为：

式中，M_n是健全回线时刻-幅值极性矩阵，M_F是故障回线时刻-幅值极性矩阵；

第四步、根据健全回线和故障回线的时刻-幅值极性矩阵，若存在|M_nr>M_Fr|的行波，即健全回线初始行波，故障发生在NT或QT支路；假设故障发生在NT支路，在t₁+2l₃/v时刻邻域内必定有反映线路全长QT支路的行波，反之，则故障发生在QT支路；

第五步、根据健全回线和故障回线的时刻-幅值极性矩阵，若不存在|M_nr>M_Fr|的行波，即健全回线初始行波，故障发生在MT或QT段；假设故障发生在QT支路，在t₁+2l₂/v时刻邻域内必定有反映线路全长NT支路的行波，反之，则故障发生在MT支路；

第六步、将所标定的健全回线初始行波到达健全回线量测端的时刻记为t₂；

第七步、利用单端行波测距公式计算出故障点到M端的距离；

当故障发生在双回输电线路MT、NT支路时，其测距公式为：

当故障发生在双回输电线路NT支路时，其测距公式为：

式中，l₁、l₂、l₃为MT、NT、QT支路输电线路的长度，x_M为故障点到M端的距离，v为线模波速度，t₁为故障点初始行波到达M端的时刻，t₂为健全回线初始行波到达M端的时刻。