基于非接触式电场测量的行波故障定位方法技术

本发明专利技术涉及一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，属于输电线路故障定位技术领域。本发明专利技术提供一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，包括在待测线路的一端或两端安装非接触式电场测量设备两种定位方法，具体的包括故障时刻的判定、计算待测线路上的行波波速和计算故障点与监测点之间的距离。本发明专利技术所提供的故障定位方法基于非接触式测量设备，具有安装方便、便于测量的特点。

Traveling wave fault location method based on non-contact electric field measurement

The invention relates to a traveling wave fault location method based on non-contact electric field measurement, belonging to the technical field of transmission line fault location. The invention provides a traveling wave fault location method based on non-contact electric field measurement, including two locating methods of installing non-contact electric field measurement equipment at one or both ends of the line to be measured, including the determination of the fault time, the calculation of traveling wave velocity on the line to be measured and the calculation of the distance between the fault point and the monitoring point. The fault location method provided by the invention is based on a non-contact measuring device, and has the characteristics of convenient installation and easy measurement.

【技术实现步骤摘要】
基于非接触式电场测量的行波故障定位方法
本专利技术涉及一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，属于输电线路故障定位

技术介绍
在电力系统运行中,输电线路担负着电能输送的重任,很容易发生故障。在以往的电网运维工作流程中，在输电线路发生跳闸后，需立即开展人工寻线，查找故障点。然而，电力系统故障多发于大风、暴雨天气，巡线环境极其恶劣，同时线路绵延数百公里，跨度大，无法保证巡线效率。以往由于电容式电压互感器(CVT)的传变特性差，所以基于电压行波的故障定位方法发展受到了一定的限制。目前较多故障定位装置是基于电流取样的微机保护和故障录波装置，故障电流一般通过站内安装电流互感器和输电线路上安装罗氏线圈测得。对于站内安装电流互感器的方式，电流互感器的频带宽一般不能传变超过100kHz的高频暂态波形，造成测量故障信号的失真；对于输电线路上安装罗氏线圈的方式，安装、运维难度较大，成本较高。而非接触式电场传感器可直接安装在线路下方，通过监测导体周围电场可计算导体的电压，具有体积小、安装方便等优点，受到了广泛关注。对于高压架空线，故障暂态电压波形的波前时间一般超过1μs，大部分能量集中在300kHz以下，其波长大于1000m，所以对于大多数变电站和电力线下产生的电场可以视为准静态场。准静态电场的旋度为0，故电场和电压之间的关系可表示为：这也就是说导体周围的电场正比于所加电压，反之亦然。因此，故障暂态电压波形与导线周围的故障暂态电场波形形状相似，可通过非接触式电场传感器监测量线路下方的电场进行故障定位，为非接触式行波故障定位方法的发展提供了契机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，待测线路的一端或两端安装有非接触式电场测量设备，使用所述非接触式电场测量设备测得电场行波信号用于故障定位。一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，在待测线路的一端安装有非接触式电场测量设备并作为监测点，包括以下步骤：步骤1，故障时刻的判定，包括：步骤1.1，使用所述非接触式电场测量设备分别监测三相线路周围暂态电场波形Ea、Eb、Ec；步骤1.2，选取幅值变化最大的暂态电场波形作为待分析暂态波形Ek；检测其中第一个由平稳波形突变为振荡波形的时刻tf1，作为监测点处的首次暂态信号起始时刻，检测其中第二个由较平稳波形突变为振荡波形的时刻tf2，作为反射回来的第二次暂态信号起始时刻tf2；步骤2，当待测线路发生故障时，重复步骤1，确定监测点处测得的首次暂态信号起始时刻tf1和反射回来的第二次暂态信号起始时刻tf2，则故障点与监测点之间的距离d1为：d1＝v(tf2-tf1)/2，完成故障的定位，其中v为待测线路上暂态电场波形的传输速度。进一步的，步骤2中利用线路重合闸工况计算待测线路上暂态电场波形的传输速度v：重复步骤1，确定监测点处测得的首次暂态信号起始时刻tc1和反射回来的第二次暂态信号的起始时刻tc2，所述暂态电场波形的传输速度为：v＝2L/(tc2-tc1)，其中L为待测线路全长。一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，在待测线路的两端均安装有非接触式电场测量设备且所述待测线路的两端分别作为M监测点和N监测点，包括以下步骤：步骤1，故障时刻的判定，包括：步骤1.1，使用所述非接触式电场测量设备分别监测三相线路周围暂态电场波形Ea、Eb、Ec；步骤1.2，选取幅值变化最大的暂态电场波形作为待分析暂态波形Ek；检测其中第一个由平稳波形突变为振荡波形的时刻tf，作为监测点处的暂态信号起始时刻；步骤2，当待测线路发生故障时，重复步骤1，确定待测线路两端M监测点处测得的暂态信号起始时刻tmf和N监测点处测得的暂态信号起始时刻tnf，则故障点与M监测点之间的距离d2为：从而完成故障的定位，其中v为待测线路上暂态电场波形的传输速度。进一步的，步骤2中利用仿真软件或线路重合闸工况计算待测线路上暂态电场波形的传输速度v：重复步骤1，确定分别位于待测线路两端的M监测点处测得的暂态信号起始时刻tc1和N监测点处测得的暂态信号起始时刻tc2，所述暂态电场波形的传输速度为：v＝L/(tc2-tc1)，其中L为待测线路全长。相对于传统的接触式方法测量电压、电流行波，本专利技术利用非接触式测量设备测量暂态电场行波，进行故障定位，具有较高定位精度，且安装方便，便于运维。附图说明图1为实施例中所述朗县站故障暂态波形；图2为实施例中林芝站故障暂态波形；图3为实施例中朗县站暂态信号起始时刻标定示意图；图4为实施例中林芝站暂态信号起始时刻标定示意图；图5为朗县站重合闸波形；图6为林芝站重合闸波形；图7为朗县站重合闸起始时刻标定示意图；图8为林芝站重合闸起始时刻标定示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，包括在待测线路的一端或两端安装非接触式电场测量设备两种定位方法，具体的包括故障时刻的判定、计算待测线路上的行波波速和计算故障点与监测点之间的距离。本实施例以朗县——林芝一线双端实测数据为例，即在朗县变电站和林芝变电站均安装有非接触式电场测量设备，对定位方法进行说明。步骤1，故障时刻的判断包括以下步骤：步骤1.1，基于非接触式电场测量设备，在朗县变电站于18:48:03.6062389550时刻监测到朗县——林芝一线三相线路周围故障暂态电场波形Ea1、Eb1、Ec1，如图1所示；在林芝变电站于18:48:03.605368350监测到朗县——林芝一线三相线路周围故障暂态电场波形Ea2、Eb2、Ec2，如图2所示。步骤1.2，选取朗县变电站A相电场波形Ea1作为待分析暂态波形。检测其中第一个由平稳波形突变为振荡波形的时刻为18:48:03.624357655，作为朗县站监测点的暂态信号起始时刻tf1，如图3所示。选取林芝变电站A相电场波形Ea2作为待分析暂态波形，检测其中第一个由平稳波形突变为振荡波形的时刻为18:48:03.623735550，作为林芝站监测点的暂态信号起始时刻tf2，如图4所示。步骤2，利用线路重合闸工况计算待测线路上暂态电场波形的传输速度，包括以下步骤：使用非接触式电场测量设备在朗县变电站于18:48:04.5449581430测量的重合闸产生的暂态电场波形，如图5所示；使用非接触式电场测量设备在林芝变电站于18:48:04.545264682测量的重合闸产生的暂态电场波形，如图6所示。重复上述步骤1，确定朗县站监测点的重合闸起始时刻tc1为18:48:04.563114218，如图7所示。确定林芝站监测点的重合闸起始时刻tc2为18:48:04.563737782，如图8所示。朗县——林芝一线线路长度L为177km，计算暂态电场波形的传输速度v为：v＝L/(tc2-tc1)＝177000m/623.564μs≈283.852m/μs步骤3，双端故障定位包括以下步骤：根据步骤1中求得的朗县站监测点的故障起始时刻tf1和林芝站监本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，其特征在于，在待测线路的一端或两端安装有非接触式电场测量设备，使用所述非接触式电场测量设备测得电场行波信号用于故障定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，其特征在于，在待测线路的一端或两端安装有非接触式电场测量设备，使用所述非接触式电场测量设备测得电场行波信号用于故障定位。2.一种基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，其特征在于，在待测线路的一端安装有非接触式电场测量设备并作为监测点，包括以下步骤：步骤1，故障时刻的判定，包括：步骤1.1，使用所述非接触式电场测量设备分别监测三相线路周围暂态电场波形Ea、Eb、Ec；步骤1.2，选取幅值变化最大的暂态电场波形作为待分析暂态波形Ek；检测其中第一个由平稳波形突变为振荡波形的时刻tf1，作为监测点处的首次暂态信号起始时刻，检测其中第二个由较平稳波形突变为振荡波形的时刻tf2，作为反射回来的第二次暂态信号起始时刻tf2；步骤2，当待测线路发生故障时，重复步骤1，确定监测点处测得的首次暂态信号起始时刻tf1和反射回来的第二次暂态信号起始时刻tf2，则故障点与监测点之间的距离d1为：d1＝v(tf2-tf1)/2，完成故障的定位，其中v为待测线路上暂态电场波形的传输速度。3.根据权利要求2所述的基于非接触式电场测量的行波故障定位方法，其特征在于，步骤2中利用线路重合闸工况计算待测线路上暂态电场波形的传输速度v：重复步骤1，确定监测点处测得的首次暂态信号起始时刻tc1和反射回来的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾嵘，庄池杰，王涉，余占清，耿屹楠，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11