一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法技术

本发明专利技术公开了一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法，利用单端工频量初步确定故障距离区间，聚焦行波的研究范围，进而针对性地分析行波规律，实现精确故障定位。该方法测距精度高，对连接点邻域故障不存在测距死区，能正确识别连接点故障或判别故障区段；该方法只利用单端数据，技术上易实现，经济性好，便于装置的安装和推广，实际应用价值较高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法
本专利技术涉及一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法。
技术介绍
目前输电线路逐渐向架空线-电缆混联线路输电方式改造。准确定位混联线路的故障点对减轻巡线负担，制定合理的重合闸策略，实现供电快速恢复具有重要意义。现有混联线路测距方法以双端量法为主，包括双端工频量法和双端行波法。双端工频量法主要基于故障后线路序电压或序电流幅值关系进行故障点推算或搜索，该方法存在伪根、线路连接点附近故障区段判断失误等问题，而故障区段判断失误将影响重合闸的正确实施，可能导致延迟恢复供电或电网遭受二次冲击；双端行波法捕捉到达两端母线的初始故障行波进行测距，理论精度高，但实际使用中对GPS同步时钟依赖性太强，可靠性偏低，且双端装置造价较高，不利于测距方法的推广。单端量法测距不受通讯条件、经济条件、管理权限等因素制约，较双端法成本低、可靠性高，易于实现；若能够保证单端算法的精度，单端量法比双端量法更有优势。然而目前对单端量法的研究较少。究其原因，单端工频量法可利用的信息不足，测距结果不理想；单端行波法由于混合线路中行波会发生复杂的折、反射，波头难以识别，应用受到限制。现有的配电网混合线路中的单端行波测距方法没有全面分析行波的传播行为，实用性较低。此外，借助智能算法判别故障区段，在确定区段内利用行波计算故障距离，需要大量实际故障数据，从实用角度是难以实现的。因此，提出一种同时满足精度和实用性要求的单端量测距方法是目前研究的重要方向。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法，该方法利用基于工频量的故障距离区间约束行波辨识范围，提升单端行波测距的可靠性和实用性；通过针对性地分析聚焦区域内行波传播规律，构建故障点定位方法、区段连接点故障判据和故障区段判据，并由干扰波剔除保证测距精度。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法，包括以下步骤：(1)基于线路分布参数模型，利用过渡电阻的纯阻性，构建故障定位方程，首先假设故障发生在某区段线路上的某点，将故障定位方程搜索零点转换为对本段对应的定位函数求解绝对最小值点；(2)对每段线路在各自长度范围内搜索极值点，综合各区段结果得到故障点所在的区间，判断故障点与连接点邻域的关系，若位于邻域内，则执行步骤3)；在邻域以外，则执行步骤5)；(3)由连接点故障判据判断是否为连接点处故障：是则该邻域内连接点即为故障点，测距结束；否则确定时间区间T，由故障区段判据判别故障区段；(4)确定故障区段内各电流行波的极性关系；参考混联线路结构剔除干扰波；根据极性关系辨识经区段首端与故障点反射一次的反射波、经区段末端反射一次的反射波，记录对应时刻；计算故障距离，测距结束；(5)将故障距离区间转换为时间区间；根据确定故障区段内的极性关系，参考混联线路结构剔除干扰波；根据极性关系辨识经区段首端与故障点反射一次的反射波、经区段末端反射一次的反射波，记录对应时刻；计算故障距离，测距结束。所述步骤(1)中，混联线路是架空线、电缆交替分布的结构，从而架空线和电缆自然地将线路分为不同的区段，本文的各区段指的就是各个架空线段和各电缆段。所述步骤(2)中，各区段结果确定故障点的区间的方法具体为：1)若所有结果中只有一个区段内的点，其余为各区段连接点，取该内点位置；2)若所有结果中有两个区段内的点，其余为区段连接点，取两内点之间的区段连接点位置；3)若所有结果均为区段连接点，取重复出现的连接点位置。所述步骤(3)中，连接点故障的判据为：连接点处故障时，行波在连接点前(后)两区段内经偶次反射极性不变，即：其中，t0为测量端检测到的初始故障电流行波，Lj、Lj-1分别为第j段和第j-1段线路长度，vj、vj-1分别为第j段和第j-1段线路上的行波波速，M代表对电流线模行波进行小波变换后的括号内对应时刻的小波模极大值(WMM)，sgn函数代表极性。式中两式同时成立时，判定故障点即Tj。所述步骤(3)中，故障区段判据为：行波经故障点与连接点间反射一次与反射两次的极性关系取决于故障所在区段的类型，极性相同，说明故障发生在架空线段，极性相反，说明故障发生在电缆段，即：其中，t’为在时间区间内，根据极性关系辨识出的经连接点、故障点反射一次的波头到达测量端的时刻。所述步骤(4)的具体方法为：在确定故障区段后，根据混联线路的结构确定三个电流行波的极性关系，然后在划定的时间区间内，分别检测满足极性条件的波头，根据波头对应的时刻，计算故障距离。所述步骤(4)中，反射波的时刻是计算故障距离的直接条件，该时刻是未知的，需要根据极性关系在各自时间区间内检测。所述步骤(4)、(5)中，参考混联线路结构提出干扰波的方法为：从行波极性和区段长度两方面考虑，将对待辨识波头可能造成干扰的波头的小波变换模极大值置零。本专利技术的有益效果为：1.属于单端量测距方法，目前混联线路测距方法多数为双端量法，现有的单端量测距方法缺乏实用性；本专利技术的单端量法实用性强，与双端量法相比经济性好、可靠性高、易于在装置实现；2.线路全长不存在测距死区；对于架空线、电缆间的连接点处故障，能提供连接点故障判据；对于连接点附近故障，能提供故障区段判据；3.通用性强，可用于多段架空线-电缆混联线路。附图说明图1为故障区段内序分量示意图；图2为故障行波的折反射示意图；图3为B型混合线路示意图；图4a为区段连接点邻域故障示意图；图4b为区段连接点附近故障示意图；图5为干扰行波示意图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。1故障距离区间混联线路区段参数不一致，波阻抗不连续点较多，导致其行波的传播行为比单一类型线路更为复杂，依靠单端行波无法完成准确的故障测距。然而当故障范围已知时，行波传输具有特定的规律。因此，利用单端工频量初步确定故障位置邻域，有针对性地分析聚焦区域内单端行波的传播行为，有利于准确确定故障位置。考虑到混合线路参数的分段特征，采用逐段推演故障区段的方法初步确定故障点邻域。计及电缆线路分布电容较大，采用分布参数线路模型。基于线路分布参数模型，利用过渡电阻的纯阻性，构建故障定位方程。以单相接地故障为例，式(1)给出了单一类型线路故障定位方程。式中：分别为故障点处序电压，为故障支路负序电流。混合线路无法事先确定故障区段，故不可直接应用式(1)定位故障点。本文采用逐段推演故障点的方式处理，首先假设故障发生在第j区段线路上距区段首端xj处的F点，如图1所示：将对方程(1)搜索零点转换为对本段对应的定位函数搜索绝对最小值点：...

【技术保护点】
一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法，其特征是：包括以下步骤：(1)基于线路分布参数模型，利用过渡电阻的纯阻性，构建故障定位方程，首先假设故障发生在某区段线路上的某点，将故障定位方程搜索零点转换为对本段对应的定位函数求解绝对最小值点；(2)对每段线路在各自长度范围内搜索极值点，综合各区段结果得到故障点所在的区间，判断故障点与连接点邻域的关系，若位于邻域内，则执行步骤3)；在邻域以外，则执行步骤5)；(3)由连接点故障判据判断是否为连接点处故障：是则该邻域内连接点即为故障点，测距结束；否则确定时间区间T，由故障区段判据判别故障区段；(4)确定故障区段内各电流行波的极性关系，参考混联线路结构剔除干扰波；根据极性关系辨识经区段首端与故障点反射一次的反射波、经区段末端反射一次的反射波，记录对应时刻；计算故障距离，测距结束；(5)将故障距离区间转换为时间区间，根据确定故障区段内的极性关系，参考混联线路结构剔除干扰波；根据极性关系辨识经区段首端与故障点反射一次的反射波、经区段末端反射一次的反射波，记录对应时刻；计算故障距离，测距结束。

【技术特征摘要】
1.一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法，其特征是：包括以下步骤：(1)基于线路分布参数模型，利用过渡电阻的纯阻性，构建故障定位方程，首先假设故障发生在某区段线路上的某点，将故障定位方程搜索零点转换为对本段对应的定位函数求解绝对最小值点；(2)对每段线路在各自长度范围内搜索极值点，综合各区段结果得到故障点所在的区间，判断故障点与连接点邻域的关系，若位于邻域内，则执行步骤(3)；在邻域以外，则执行步骤(5)；(3)由连接点故障判据判断是否为连接点处故障：是则该邻域内连接点即为故障点，测距结束；否则确定时间区间T，由故障区段判据判别故障区段；(4)确定故障区段内各电流行波的极性关系，参考混联线路结构剔除干扰波；根据极性关系辨识经区段首端与故障点反射一次的反射波、经区段末端反射一次的反射波，记录对应时刻；计算故障距离，测距结束；(5)将故障距离区间转换为时间区间，根据确定故障区段内的极性关系，参考混联线路结构剔除干扰波；根据极性关系辨识经区段首端与故障点反射一次的反射波、经区段末端反射一次的反射波，记录对应时刻；计算故障距离，测距结束；所述步骤(4)的具体方法为：在确定故障区段后，根据混联线路的结构确定三个电流行波的极性关系，然后在划定的时间区间内，分别检测满足极性条件的波头，根据波头对应的时刻，计算故障距离。2.如权利要求1所述的一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法，其特征是：所述步骤(1)中，混联线路是架空线、电缆交替分布的结构，从而架空线和电缆自然地将线路分为不同的区段，各区段指的就是各个架空线段和各电缆段。3.如权利要求1所述的一种基于故障距离区间的混联线路单端行波故障测距方法，其特征是：所述步骤(2)中，各区段结果确定故障点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁军，牛睿，贠志皓，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37