一种基于区段匹配算法T接输电线路单端行波测距方法技术

本发明专利技术涉及一种基于区段匹配算法T接输电线路单端行波测距方法，属于电力系统继电保护技术领域。在T接输电线路的三端选择合适的测量端后，在检测到故障时，提取故障电流，选取合适的故障时窗波形，通过对特定时窗内对波形的进行小波变换模极大值处理，采用分段匹配的方法，可以实现T接输电线路发生故障区段及故障测距，此方法依据T接线路中行波传播路径的特殊性可有效的计算出T接输电线路的不同故障类型及不同过度电阻下的故障距离，因此分段匹配算法适用于T接输电线线路故障测距。

A Single Terminal Traveling Wave Ranging Method for T-Connected Transmission Lines Based on Section Matching Algorithms

The invention relates to a single terminal traveling wave ranging method for T-connected transmission lines based on section matching algorithm, which belongs to the technical field of power system relay protection. After selecting the appropriate measuring terminal at the three terminals of T-connected transmission line, when the fault is detected, the fault current is extracted, and the appropriate fault window waveform is selected. By processing the waveform in the specific time window with the modulus maxima of wavelet transform, the fault section and fault location of T-connected transmission line can be realized by the method of segment matching. This method is based on the traveling wave propagation in T-connected transmission line. The particularity of the path can effectively calculate the fault types of T-connected transmission lines and the fault distances under different overresistances, so the piecewise matching algorithm is suitable for fault location of T-connected transmission lines.

【技术实现步骤摘要】
一种基于区段匹配算法T接输电线路单端行波测距方法
本专利技术涉及一种基于区段匹配算法T接输电线路单端行波测距方法，属于电力系统继电保护

技术介绍
随着时代的发展，电力已经成为现代工业不可或缺的能源，电能应用将更为广泛。电网的电能输送能力及输电安全的重要性不言而喻。为了解决电网电能输送能力及减少输电线路廊道资源的占用，电网中极为广泛的使用了T接形式的输电线路。相较于传统的双端输电线路，T接输电线路为三端线路，其发生故障时停电范围将更广泛，对人类的生产生活影响更大，在最短的时间内，确定出T接输电线路故障点的位置、并排除故障、快速恢复生产意义重大。目前，T接输电线路的测距故障困难重重，单端测距更为复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于区段匹配算法T接输电线路单端行波测距方法，用以解决上述技术问题。本专利技术的技术方案是：一种基于区段匹配算法T接输电线路单端行波测距方法，在T接输电线路的三端选择一端作为测量端，检测到故障时，选取故障时窗波形，通过对故障时窗波形的分析，采用线路分段匹配的方法，实现T接输电线路发生故障区段及测距；具体步骤为：(1)计算选定出T接输电线路行波的测量端，T接输电线路三端到T接点的距离分别为l1、l2、l3，l1为行波的测量端，且l2和l3应满足：(2)T接输电线路发生故障后，在测量端提取故障相电流行波；(3)在故障波形上选取故障相电流行波的时窗T：T＝max((l1+l2)/v,(l1+l3)/v)其中，max表示取最大值，l1、l2、l3分别表示T接线路的三端到T接点的距离，v表示行波传播速度，取v＝2.98×105km/s；(4)对选定好的故障时窗的数据进行小波变换模极大值信号处理，提取到行波首波头到达时刻t0行波信息；(5)利用分段匹配算法，即对l1、l2，l3段线路模拟故障，模拟故障的波头序列与小波变换后的波形突变时序信息进行匹配，需要满足下式：|tti-tsi|＜δ其中，tt表示匹配的时间序列，ts表示故障波形小波变换后的时间序列，i表示到达测量端不同的波头，δ表示匹配的时间序列和故障波波形的实际时间序列的误差，δ＝3.4×10-5；(6)当满足匹配算法时，即可确定故障区段，所获得tt1、ts1进行单端测距计算：Lt＝(tt1-t0)v/2Ls＝(ts1-t0)v/2其中，Lt为匹配计算的故障距离，Ls原故障波形的故障距离，tt1为匹配算法的故障点第一次反射波，ts1为原波形经匹配得到的故障点第一次反射波，t0为故障行波首波头到达时刻，v为行波波速；(7)计算出T接输电线路的故障距离：Lf＝(Lt+Ls)/2其中，Lf为故障距离。本专利技术的有益效果是：1、T接输电线路的但端测距相对于多端测距，减少了行波测距的测量端数量，节约经济成本；2、T接输电线路单端测距不需要与其他测量端对时，从而消除了对时所引起的测距误差；3、T接输电线路由于T接点的存在，在线路中形成波阻抗不连续点，故障发生后在T接点会发生多次行波的折反射，增加了测量端对第二个波头辨识的难度，本专利技术提出的分段匹配算法，不需针对第二个波头进行辨识而实现单端测距，实现了T接线路单端行波测距的可能性。附图说明图1是本专利技术T接线路的拓扑图；图2是本专利技术T接线路故障时行波传播示意图；图3是本专利技术T线线路MT段故障时故障波形图；图4是本专利技术T接线路PT段故障时故障波形图；图5是本专利技术T接线路NT段故障时故障波形图；图6是本专利技术步骤流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。一种基于区段匹配算法T接输电线路单端行波测距方法，在T接输电线路的三端选择一端作为测量端，检测到故障时，选取故障时窗波形，通过对故障时窗波形的分析，采用线路分段匹配的方法，实现T接输电线路发生故障区段及测距；具体步骤为：(1)计算选定出T接输电线路行波的测量端，T接输电线路三端到T接点的距离分别为l1、l2、l3，l1为行波的测量端，且l2和l3应满足：l2≠l3；(2)T接输电线路发生故障后，在测量端提取故障相电流行波；(3)在故障波形上选取故障相电流行波的时窗T：T＝max((l1+l2)/v,(l1+l3)/v)其中，max表示取最大值，l1、l2、l3分别表示T接线路的三端到T接点的距离，v表示行波传播速度，取v＝2.98×105km/s；(4)对选定好的故障时窗的数据进行小波变换模极大值信号处理，提取到行波首波头到达时刻t0行波信息；(5)利用分段匹配算法，即对l1、l2，l3段线路模拟故障，模拟故障的波头序列与小波变换后的波形突变时序信息进行匹配，需要满足下式：|tti-tsi|＜δ其中，tt表示匹配的时间序列，ts表示故障波形小波变换后的时间序列，i表示到达测量端不同的波头，δ表示匹配的时间序列和故障波波形的实际时间序列的误差，δ＝3.4×10-5；表1：i对应的波头(6)当满足匹配算法时，即可确定故障区段，所获得tt1、ts1进行单端测距计算：Lt＝(tt1-t0)v/2Ls＝(ts1-t0)v/2其中，Lt为匹配计算的故障距离，Ls原故障波形的故障距离，tt1为匹配算法的故障点第一次反射波，ts1为原波形经匹配得到的故障点第一次反射波，t0为故障行波首波头到达时刻，v为行波波速；(7)计算出T接输电线路的故障距离：Lf＝(Lt+Ls)/2其中，Lf为故障距离。本专利技术用PSCAD/EMTDC仿真软件对T接输电线路模型进行仿真验证，T接线路三端分别连接电源，T接点到三端的线路长度距离分别为45km、40km、50km，输电线路采用频变参数模型，电压等级为110kV。在此模型的基础上分别在三段进行故障仿真，通过测量端所测得故障电流波形，进行测距，具体实施如下：实施例1：图1所示的T接输电线路的模型，M端为测量端，仿真设置的故障点在MT段发生单相接地故障，故障距离为距测量端20km处，故障类型为单相接地短路。测量端测得故障波形如图3(a)为故障波形，图3(b)为对故障波形进行小波变换模极大值处理，图3(c)为匹配算法与模极大值进行匹配，计算Lt＝20.4km，Ls＝19.817km，Lf＝20.1085km，故障点在MT段，测距结果与设定故障点位置满足误差要求，测量结果有效。实施例2：图1所示的T接输电线路的模型，M端为测量端，仿真设置的故障点在PT段发生单相接地故障，故障距离为距测量端58km处，故障类型为单相接地短路。测量端测得故障波形如图4(a)为故障波形，图4(b)为对故障波形进行小波变换模极大值处理，图4(c)为匹配算法与模极大值进行匹配，计算Lt＝57.8km，Ls＝57.663km，Lf＝57.7315km，故障点在PT段，测距结果与设定故障点位置满足误差要求，测量结果有效。实施例1：图1所示的T接输电线路的模型，M端为测量端，仿真设置的故障点在NT段发生单相接地故障，故障距离为距测量端68km处，故障类型为单相接地短路。测量端测得故障波形如图5(a)为故障波形，图5(b)为对故障波形进行小波变换模极大值处理，图5(c)为匹配算法与模极大值进行匹配，计算Lt＝67.95km，Ls＝67.646km，Lf＝67.798km，故障点在NT段，测距结果与设定故障点位置满足误差要求，测量结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区段匹配算法T接输电线路单端行波测距方法，其特征在于：在T接输电线路的三端选择一端作为测量端，检测到故障时，选取故障时窗波形，通过对故障时窗波形的分析，采用线路分段匹配的方法，实现T接输电线路发生故障区段及测距；具体步骤为：(1)计算选定出T接输电线路行波的测量端，T接输电线路三端到T接点的距离分别为l1、l2、l3，l1为行波的测量端，且l2和l3应满足：l2≠l3；(2)T接输电线路发生故障后，在测量端提取故障相电流行波；(3)在故障波形上选取故障相电流行波的时窗T：T＝max((l1+l2)/v,(l1+l3)/v)其中，max表示取最大值，l1、l2、l3分别表示T接线路的三端到T接点的距离，v表示行波传播速度，取v＝2.98×105km/s；(4)对选定好的故障时窗的数据进行小波变换模极大值信号处理，提取到行波首波头到达时刻t0行波信息；(5)利用分段匹配算法，即对l1、l2，l3段线路模拟故障，模拟故障的波头序列与小波变换后的波形突变时序信息进行匹配，需要满足下式：|tti‑tsi|＜δ其中，tt表示匹配的时间序列，ts表示故障波形小波变换后的时间序列，i表示到达测量端不同的波头，δ表示匹配的时间序列和故障波波形的实际时间序列的误差，δ＝3.4×10‑5；(6)当满足匹配算法时，即可确定故障区段，所获得tt1、ts1进行单端测距计算：Lt＝(tt1‑t0)v/2Ls＝(ts1‑t0)v/2其中，Lt为匹配计算的故障距离，Ls原故障波形的故障距离，tt1为匹配算法的故障点第一次反射波，ts1为原波形经匹配得到的故障点第一次反射波，t0为故障行波首波头到达时刻，v为行波波速；(7)计算出T接输电线路的故障距离：Lf＝(Lt+Ls)/2其中，Lf为故障距离。...

【技术特征摘要】
1.一种基于区段匹配算法T接输电线路单端行波测距方法，其特征在于：在T接输电线路的三端选择一端作为测量端，检测到故障时，选取故障时窗波形，通过对故障时窗波形的分析，采用线路分段匹配的方法，实现T接输电线路发生故障区段及测距；具体步骤为：(1)计算选定出T接输电线路行波的测量端，T接输电线路三端到T接点的距离分别为l1、l2、l3，l1为行波的测量端，且l2和l3应满足：l2≠l3；(2)T接输电线路发生故障后，在测量端提取故障相电流行波；(3)在故障波形上选取故障相电流行波的时窗T：T＝max((l1+l2)/v,(l1+l3)/v)其中，max表示取最大值，l1、l2、l3分别表示T接线路的三端到T接点的距离，v表示行波传播速度，取v＝2.98×105km/s；(4)对选定好的故障时窗的数据进行小波变换模极大值信号处理，提取到行波首波头到...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，邱大林，徐泽奇，曹璞璘，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53