CN110907755A - 一种输电线路在线监测故障识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输电线路在线监测故障识别方法,涉及输电网故障监测技术领域,通过采集输电线路发生短路故障时产生的行波、工频分量和波形特征信息,计算分析故障点定位和故障原因辨识等功能;对频繁故障跳闸的输电线路进行监测,获取输电线路故障监测特征;根据不同故障原因类型条件下闪络通道的阻抗时变特征反映在故障瞬态行波的差异性,获得不同通道特性对故障闪络前后工频和高频信号的影响规律,以实现对事故样本开放式自学习,完善鸟害、污闪、风偏短路等事故的辨识能力,实现输电线路故障原因的快速、准确判断,提升输电线路线路故障原因诊断效率。

Description

一种输电线路在线监测故障识别方法
技术领域
本发明属于输电网故障监测技术领域,尤其涉及一种输电线路在线监测故障识别方法。
背景技术
输电线路在线监测与分布式故障定位技术已经广泛应用于国内各个电压等级的输电网络。故障定位过程涉及到的两个参数的准确程度直接影响了定位的
目前国内外对雷击事故性质的监测有以下几种方法:根据雷电定位系统测量到的雷电强度,认为为反击,小强度雷击为绕击。该方法的基本原理是基于电气几何模型,一般而言,线路的绕击耐雷水平与反击耐雷水平间有较大差异,通过准确测量雷电流大小可以基本判断是绕击跳闸还是反击跳闸。但由于以下原因,使这一方法有较大局限性:1)雷电流测量准确需要较大投入。目前的雷电定位系统对于雷电流的测量还是不够准确的,如果每基杆塔安装雷电流测量装置维护是很困难的;2)对于平原地段满足EGM有效屏蔽条件的线路,在山区地段由于地形条件的变化可能满足不了屏蔽,而且可能发生绕击的最大雷电流会变得很大;3)放电分散性研究表明,较大雷电流同样可能发生绕击;4)多重雷击现象相当普遍,也是大雷电流发生绕击成为可能。根据输电线路发生闪络的相别,判断是绕击还是反击。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输电线路在线监测故障识别方法,从而实现了输电线路在线监测自主诊断故障类型,提升故障处理效率。
为实现上述目的,本发明提供了一种输电线路在线监测故障识别方法,包括:
S1、通过在线监测装置监测输电电路,当监测输电线路发生故障时,根据产生的行波、工频分量和波形特征信息,判断输电线路是否发生接地故障;
S2、以工频短路电流流向确定故障点所在的区间,在故障点所在的区间内使用行波波形测距进行故障定位;同时通过在线测量行波波速和故障区间划分,同时计算分析减小行波波速、波头、线路弧垂对故障定位产生的误差影响;
S3、通过电流方向相反的相邻的两台监测装置监测的高频故障波形,对所述高频故障波形的故障类型进行判断是否属于雷击故障类型,若属于雷击故障类型,则进入S4;否则为非雷击故障类型,则进入S5;
S4、对所述雷击故障类型进行进一步分类;
S5、对所述非雷击故障类型的电流波形图谱与典型的非雷击故障类型的故障波形图谱进行对比,根据两图谱的相似度进一步的确定非雷击故障类型。
进一步的,所述S3中,对所述高频故障波形的故障电流行波波尾判断故障类型,若所述故障电流行波波尾小于或等于40μs,则为雷击故障类型;若所述故障电流行波波尾大于40μs,则为非雷击故障类型。
进一步的,所述S4中,所述雷击故障类型通过故障电流行波中的反极性脉冲进行进一步分类,若所述故障电流行波中含有反极性脉冲的为反击雷害,若所述故障电流行波中没有含反极性脉冲的为绕击雷害。
进一步的,所述S5中,进一步确定非雷击故障类型包括:鸟害、山火、外力破坏和树障。
进一步的,所述相似度大于75%,则所述相似度大于75%对应的故障波形图谱的典型的非雷击故障类型则为进一步确定的非雷击故障类型。
进一步的,所示S2中,以工频短路电流流向确定故障点所在的区间为:在所述输电线路上分布安装n台监测装置,若n台监测装置中的相邻的两台监测装置的电流方向相反,则故障点位置在电流方向相反的相邻的两台监测装置之间,电流方向相反的相邻的两台监测装置之间为故障区间。
进一步的,所述S4中,进一步分类的雷击故障类型包括绕击雷害雷害、反击雷害类型。
与现有的技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明所提供的一种输电线路在线监测故障识别方法,通过在线监测装置监测输电电路,当监测输电线路发生故障时,根据产生的行波、工频分量和波形特征信息,判断输电线路是否发生接地故障;以工频短路电流流向确定故障点所在的区间,在故障区间内使用行波波形测距进行故障定位;同时通过在线测量行波波速和故障区间划分,同时计算分析减小行波波速、波头、线路弧垂对故障定位产生的误差影响;通过故障区间的监测装置监测的高频故障波形,对高频故障波形的故障类型进行判断是否属于雷击故障类型,若属于雷击故障类型,则进行进一步分类为绕击雷害雷害、反击雷害类型;否则为非雷击故障类型,则对非雷击故障类型的电流波形图谱与典型的非雷击故障类型的故障波形图谱进行对比,根据两图谱的相似度进一步的确定非雷击故障类型,从而能够更准确的对输电线路的故障进行识别,实现输电线路故障原因的快速、准确判断,提升输电线路线路故障原因诊断效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,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一个实施例,对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种输电线路在线监测故障识别方法的流程图;
图2是本发明输电线路故障在线监测示意图;
图3是本发明雷击故障输电线路典型的行波图;
图4是本发明非雷击故障输电线路典型的行波图;
图5是本发明雷电绕击仿真行波电流波形图;
图6是本发明雷电反击仿真行波电流波形图;
图7是本发明监测设备M1监测到的输电线路树障短路故障电流行波图;
图8是本发明监测设备M2监测到的输电线路树障短路故障电流行波图;
图9是本发明带误差模型原理示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明所提供的输电线路在线监测故障识别方法包括以下步骤:
S1、如图2所示,通过在线监测装置监测输电电路,当监测输电线路发生故障时,根据产生的行波、工频分量和波形特征信息,判断输电线路是否发生接地故障。
S2、以工频短路电流流向确定故障点所在的区间,在所述输电线路上分布安装n台监测装置,若n台监测装置中的相邻的两台监测装置的电流方向相反,则故障点位置在电流方向相反的相邻的两台监测装置之间,电流方向相反的相邻的两台监测装置之间为故障区间;例如第(n-1)台监测装置与第n台装置的电流方向相反,则故障点位置在第(n-1)台监测装置与第n台装置之间;在第(n-1)台监测装置与第n台装置所在的区间内使用行波波形测距进行故障定位;同时通过在线测量行波波速和故障区间划分,同时计算分析减小行波波速、波头、线路弧垂等对故障定位产生的误差影响。
误差分析通过建立带误差的模型,如图9所示,故障发生在两个监测点1和监点2之间的A点,A点距监测点1的距离为x。线路给定的长度为L,实际长度为αL(α为考虑到线路弧垂,杆塔距离不准,经纬度不准确等方面造成的影响而引入的修正系数)。
假设行波电流在线路中的实际传播速度为V0,则从故障A点发生到监测点1和监测点2接收到行波电流的时间分别为:
Figure BDA0002301105330000041
考虑到行波波头在传播过程中的衰减,取t1'-t2'=t1-t2+Δt,其中Δt为引入的波头误差。
Figure BDA0002301105330000051
计算波速很难达到行波在线路中的实际传播速度V0,取计算波速为V。通过式(1)可以得到,在线路给定长度为L的情况下,计算得到的故障位置。
通过式(2)计算得到的故障位置与故障实际发生点位置间的误差,即为定位误差:
Figure BDA0002301105330000052
S3、通过电流方向相反的相邻的两台监测装置监测的高频故障波形,对高频故障波形的故障电流行波波尾属于的故障类型进行判断是否属于雷击故障类型,若属于雷击故障类型,则进入S4;否则为非雷击故障类型,则进入S5;雷击、非雷击故障输电线路典型行波如图2和3所示
对高频故障波形的故障电流行波波尾判断故障类型,若所述故障电流行波波尾小于或等于40μs,则为雷击故障类型;若所述故障电流行波波尾大于40μs,则为非雷击故障类型。
如图5和图6所示,无论是绕击还是反击,流过线路的故障电流主要由两部分叠加而成,一是雷电流分流后直接进入线路,二是雷电流经杆塔入地后反射波进入线路。标准雷电流的波形参数为2.6/40μs,其波尾时间(半峰时间)只有40μs,由于大地反射波的极性相反,两者叠加后使峰值衰减加快,波尾时间变短。因此雷击故障电流行波波尾时间会小于40μs,实测结果一般在20μs以内。
S4、对雷击故障类型进行进一步分类,分为绕击雷害雷害、反击雷害类型;
雷击故障类型通过故障电流行波中的反极性脉冲进行进一步分类,若故障电流行波中含有反极性脉冲的为反击雷害,若所述故障电流行波中没有含反极性脉冲的为绕击雷害。这两类故障的故障电流行波波尾时间都较短。
S5、输电线路非雷击故障类型的故障电流行波波尾时间较长,其暂态行波电流远远小于工频周期;对非雷击故障类型的电流波形图谱与典型的非雷击故障类型的故障波形图谱进行对比,根据两图谱的相似度进一步的确定非雷击故障类型。根据不同输电线路故障情况下闪络通道的阻抗时变特征反映在故障瞬态行波的差异性或特征,进一步确定非雷击故障类型包括:鸟害、山火、外力破坏和树障等。相似度大于75%,则相似度大于75%对应的故障波形图谱的典型的非雷击故障类型则为进一步确定的非雷击故障类型。
对本发明输电线路在线监测故障识别方法的实施例进行详细说明,以使本领域技术人员更了解本发明:
选取了某220kV输电线路发生故障雷击,该线路上已在4个不同杆塔上安装了分布式故障定位监测设备。选取其中#38杆塔、#100杆塔、#151杆塔及#199杆塔四个点的分布式故障定位监测设备,分别记为M1,M2,M3和M4
其中,在所有行波电流数据中,选择分布式故障定位监测设备M1和M2采集的电流方向相反,可判断故障在#38和#100杆塔之间,如图7和图8所示。
从图7和图8中可以看出识别雷击、非雷击故障类型,通过监测装置监测的高频故障波形,利用故障电流行波波尾小于或等于40μs,为雷击故障类型。
综上,本发明一种输电线路在线监测故障识别方法,对频繁故障跳闸的输电线路进行监测,获取输电线路故障监测特征;根据不同故障原因类型条件下闪络通道的阻抗时变特征反映在故障瞬态行波的差异性,获得不同通道特性对故障闪络前后工频和高频信号的影响规律,以实现对事故样本开放式自学习,完善鸟害、污闪、风偏短路等事故的辨识能力,实现输电线路故障原因的快速、准确判断,提升输电线路线路故障原因诊断效率。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或变型,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种输电线路在线监测故障识别方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、通过在线监测装置监测输电电路,当监测输电线路发生故障时,根据产生的行波、工频分量和波形特征信息,判断输电线路是否发生接地故障;
S2、以工频短路电流流向确定故障点所在的区间,在故障点所在的区间内使用行波波形测距进行故障定位;同时通过在线测量行波波速和故障区间划分,同时计算分析减小行波波速、波头、线路弧垂对故障定位产生的误差影响;
S3、通过电流方向相反的相邻的两台监测装置监测的高频故障波形,对所述高频故障波形的故障类型进行判断是否属于雷击故障类型,若属于雷击故障类型,则进入S4;否则为非雷击故障类型,则进入S5;
S4、对所述雷击故障类型进行进一步分类;
S5、对所述非雷击故障类型的电流波形图谱与典型的非雷击故障类型的故障波形图谱进行对比,根据两图谱的相似度进一步的确定非雷击故障类型。
2.根据权利要求1所述的输电线路在线监测故障识别方法,其特征在于:所述S3中,对所述高频故障波形的故障电流行波波尾判断故障类型,若所述故障电流行波波尾小于或等于40μs,则为雷击故障类型;若所述故障电流行波波尾大于40μs,则为非雷击故障类型。
3.根据权利要求1所述的输电线路在线监测故障识别方法,其特征在于:所述S4中,所述雷击故障类型通过故障电流行波中的反极性脉冲进行进一步分类,若所述故障电流行波中含有反极性脉冲的为反击雷害,若所述故障电流行波中没有含反极性脉冲的为绕击雷害。
4.根据权利要求1所述的输电线路在线监测故障识别方法,其特征在于:所述S5中,进一步确定非雷击故障类型包括:鸟害、山火、外力破坏和树障。
5.根据权利要求1所述的输电线路在线监测故障识别方法,其特征在于:所述相似度大于75%,则所述相似度大于75%对应的故障波形图谱的典型的非雷击故障类型则为进一步确定的非雷击故障类型。
6.根据权利要求1所述的输电线路在线监测故障识别方法,其特征在于:所示S2中,以工频短路电流流向确定故障点所在的区间为:在所述输电线路上分布安装n台监测装置,若n台监测装置中的相邻的两台监测装置的电流方向相反,则故障点位置在电流方向相反的相邻的两台监测装置之间,电流方向相反的相邻的两台监测装置之间为故障区间。
7.根据权利要求1所述的输电线路在线监测故障识别方法,其特征在于:所述S4中,进一步分类的雷击故障类型包括绕击雷害雷害、反击雷害类型。
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