一种基于超定方程组的输电线路双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超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法，先构建超定方程组；然后测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端M的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号到达线路测量端M的时间；测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端N的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端M反射行波信号到达线路测量端N的时间；根据四个时间量，采用超定方程组计算故障点位置。本发明专利技术通过测量故障点产生的初始行波到达输电线路两测量端，以及线路测量端M反射行波到达测量端N、线路测量端N反射行波到达测量端M的时间，通过超定方程组求解消除波速影响的故障点位置，减小测量误差，提高了测距精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法
本专利技术涉及输电线路行波故障测距领域，具体涉及一种基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法。
技术介绍
目前，在对输电线路行波测距的研究方面，有运用单端行波测距算法实现行波故障测距，也有运用双端行波测距算法实现，再辅以波速的选取，得出故障点位置。即通过检测故障行波到达两个测量端的初始行波波头分别到达线路两端测量端的时刻及经测量端反射和折射到达母线侧测量端的时刻，再选取波速来确定故障位置。由于发生故障后行波在输电线路上传播时有反射和折射现象，在故障初始行波到达测量端时会发生反射、折射。常规的行波故障测距算法只使用了前两个反射波头到达母线侧时间信息，还受波速的影响，测距误差相对较大，在不同的故障位置和不同接地电阻不适用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法，通过测量故障点产生的初始行波到达输电线路两测量端，以及线路测量端M反射行波到达测量端N、线路测量端N反射行波到达测量端M的时间，通过构建的超定方程组求解消除波速影响的故障点位置。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法，包括：步骤一：基于线路的长度、故障点产生的初始行波信号到达线路两端的时间以及线路测量端反射行波信号到达对端的时间构建超定方程组；步骤二：测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端M的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号到达线路测量端M的时间；步骤三：测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端N的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端M反射行波信号到达线路测量端N的时间；步骤四：根据步骤二和步骤三所测得的时间量，采用超定方程组计算故障点位置。进一步的，所述步骤一中，超定方程组为：其中，L为现场线路长度；d为故障点到线路本端M的距离；v为故障行波的传播速度；t1为故障点产生的初始行波到达线路本端M的时间；t2为故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号到达线路测量端M的时间；t3为故障点产生的初始行波到达线路对端N的时间，t4为故障点产生的初始行波信号经线路测量端M反射行波信号到达线路测量端N的时间。进一步的，所述测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端M的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号到达线路测量端M的时间，包括：采集到达线路测量端M的行波信号；采用模变换法对到达线路测量端M的行波信号进行解耦处理，得到线路测量端M的三个模量；对线路测量端M的一模量进行小波变换，得到第一行波波头到达线路测量端M的时间t1；基于小波变换模极大值极性对到达线路测量端N的第二行波波头进行识别，判断该第二行波波头是否为线路测量端M反射行波信号；若是，则记录该第二行波波头到达线路测量端M的时间t2；反之，则记录与第一行波波头极性相反的行波波头到达线路测量端M的时间为t2。进一步的，所述到达线路测量端M的行波信号包括故障点产生的初始行波信号、故障点反射行波信号和故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号。进一步的，所述线路测量端M的三个模量包括线路测量端M的0模量、1模量波和2模量；采用线路测量端M的1模量或2模量作为小波变换的对象。进一步的，所述基于小波变换模极大值极性对到达线路测量端N的第二行波波头进行识别，判断该第二行波波头是否为线路测量端M反射行波信号，包括：若到达线路测量端M的第二行波波头的小波变换模极大值的极性与第一行波波头的极性相反，则该第二行波波头为线路测量端N反射行波信号；若到达线路测量端M的第二行波波头的小波变换模极大值的极性与第一行波波头的极性相同，则该第二行波波头为故障点反射行波。进一步的，所述测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端N的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端M反射行波信号到达线路测量端N的时间，包括：采集到达线路测量端N的行波信号；采用模变换法对到达线路测量端N的行波信号进行解耦处理，得到线路测量端N的三个模量；对线路测量端N的一模量进行小波变换，得到第一行波波头到达线路测量端N的时间t3；基于小波变换模极大值极性对到达线路测量端N的第二行波波头进行识别，判断该第二行波波头是否为线路测量端M反射行波信号；若是，则记录该第二行波波头到达线路测量端N的时间t4；反之，则记录与第一行波波头极性相反的行波波头到达线路测量端M的时间为t4。进一步的，所述到达线路测量端N的行波信号包括故障点产生的初始行波信号、故障点反射行波信号和故障点产生的初始行波信号经线路测量端M反射行波信号。进一步的，所述根据步骤二和步骤三测得的时间量，采用超定方程组计算故障点位置，包括：根据故障点产生的初始行波信号到达线路测量端M的时间t1、故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号到达线路测量端M的时间t2、测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端N的时间t3以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端M反射行波信号到达线路测量端N的时间t4和现场线路长度L，采用超定方程组计算故障点到线路测量端M的距离d；故障点到线路测量端M的距离XS＝L-d。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过测量故障点产生的初始行波到达输电线路两测量端，以及线路测量端M反射行波到达测量端N、线路测量端N反射行波到达测量端M的时间，通过构建的超定方程组求解消除波速影响的故障点位置；(2)本专利技术对行波信号进行解耦处理，消除线路之间耦合影响，并采用0模量之外的两个相模量来测距，提高了测距精度；(3)本专利技术无需对行波波速进行测量，减小测距误差，在不同的故障位置和不同接地电阻均适用。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是行波在结点A的折射和反射图；图2是单端行波故障测距中所用到的反射行波示意图；图3是双端行波测距算法运用到的反射行波示意图；图4是故障行波传播示意图；图5是基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法流程图；图6是仿真电力系统结构图；图7a是线路测量端M的A相电压行波波形图；图7b是线路测量端M的B相电压行波波形图；图7c是线路测量端M的C相电压行波波形图；图8a是线路测量端M的0模量波形；图8b是线路测量端M的1模量波形图8c是线路测量端M的2模量波形；图9a是线路测量端M的小波变换模极大值示意图；图9b是线路测量端N的小波变换模极大值示意图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。行波的折射和反射的概念：当某一条线路发生故障时，故障点两端的波阻抗不等，就会产生波的折射和反射，所以具有不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法，其特征是，包括：步骤一：基于线路的长度、故障点产生的初始行波信号到达线路两端的时间以及线路测量端反射行波信号到达对端的时间构建超定方程组；步骤二：测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端M的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号到达线路测量端M的时间；步骤三：测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端N的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端M反射行波信号到达线路测量端N的时间；步骤四：根据步骤二和步骤三所测得的时间量，采用超定方程组计算故障点位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法，其特征是，包括：步骤一：基于线路的长度、故障点产生的初始行波信号到达线路两端的时间以及线路测量端反射行波信号到达对端的时间构建超定方程组；步骤二：测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端M的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号到达线路测量端M的时间；步骤三：测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端N的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端M反射行波信号到达线路测量端N的时间；步骤四：根据步骤二和步骤三所测得的时间量，采用超定方程组计算故障点位置。2.根据权利要求1所述的基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法，其特征是，所述步骤一中，超定方程组为：其中，L为现场线路长度；d为故障点到线路本端M的距离；v为故障行波的传播速度；t1为故障点产生的初始行波到达线路本端M的时间；t2为故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号到达线路测量端M的时间；t3为故障点产生的初始行波到达线路对端N的时间，t4为故障点产生的初始行波信号经线路测量端M反射行波信号到达线路测量端N的时间。3.根据权利要求1所述的基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法，其特征是，所述测量故障点产生的初始行波信号到达线路测量端M的时间以及故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号到达线路测量端M的时间，包括：采集到达线路测量端M的行波信号；采用模变换法对到达线路测量端M的行波信号进行解耦处理，得到线路测量端M的三个模量；对线路测量端M的一模量进行小波变换，得到第一行波波头到达线路测量端M的时间t1；基于小波变换模极大值极性对到达线路测量端N的第二行波波头进行识别，判断该第二行波波头是否为线路测量端M反射行波信号；若是，则记录该第二行波波头到达线路测量端M的时间t2；反之，则记录与第一行波波头极性相反的行波波头到达线路测量端M的时间为t2。4.根据权利要求3所述的基于超定方程组的输电线路双端行波故障测距方法，其特征是，所述到达线路测量端M的行波信号包括故障点产生的初始行波信号、故障点反射行波信号和故障点产生的初始行波信号经线路测量端N反射行波信号。5.根据权利要求3所述的基于超定方程组...

【专利技术属性】
技术研发人员：逯怀东，胥明凯，韩显芳，孙英涛，赵勇，王思源，王宁，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济南供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37