不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法技术

本发明专利技术涉及一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法，包括如下步骤：通过监测终端获取输电线路发生故障时线路所产生的故障工频电流；在故障工频电流中提取故障、分闸及重合闸时刻；通过故障、分闸及重合闸时刻关联并匹配出相应的故障、分闸以及重合闸行波；故障点双端行波定位。本发明专利技术的有益效果为：采用本发明专利技术所述定位技术，当监测终端的GPS模块失效，或无法获取统一的GPS时标时，依旧可以实现双端行波故障定位功能，定位精度高。定位精度高。定位精度高。

【技术实现步骤摘要】
不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法


[0001]本专利技术涉及智能电网
，具体涉及一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法。

技术介绍

[0002]行波测距是精确确定线路故障位置的一项重要技术，长期备受国内外学者关注，并在高压交、直流输电线路得到广泛应用。可靠、有效地检测记录和辨识波头以及两个行波到达时间差的精确标定是行波测距的关键。
[0003]单端测距根据故障行波两次到达同一观测点的时差来实现，无需对侧通信与时钟同步，成本低，但需有效、可靠地检测和辨识故障点反射波，实际中因通道量化噪声过大及存在强脉冲干扰污染等，较难由机器自动实现，多依靠人工分析，效果亦受线路两侧母线的出线类型影响。
[0004]双端测距利用两侧首波头绝对到达时差来实现，波头辨识难度低，但原理上需故障点两侧时钟严格同步，实际中两端是否存在同步误差难获知，当双侧GPS时钟因失锁、固有时钟差等导致存在同步误差时，将严重影响测距准度。
[0005]此外，随着行波装置在220kV及以上输电线路上的普及，线路上安装了不同厂家行波设备的情况日益增多。不同行波信号获取手段、不同波头标定算法以及不同参考时间基准均将导致两端视在首波头到达时刻中含有同步误差，无法直接用于双端测距，限制了基于全网行波的故障测距的开展，因此亟待研究不依赖双侧时钟同步的线路故障双端行波测距。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法，以克服上述现有技术中的不足。<br/>[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于非接触式检测的输电线路分布式故障定位，包括如下步骤：
[0008]S100、通过监测终端获取输电线路发生故障时线路所产生的故障工频电流；
[0009]S200、在故障工频电流中提取故障、分闸及重合闸时刻；
[0010]S300、通过故障、分闸及重合闸时刻关联并匹配出相应的故障、分闸以及重合闸行波；
[0011]S400、故障点双端行波定位。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，提取故障、分闸及重合闸时刻具体为：
[0014]S210、从故障工频电流的波形第一个点开始往后依次取i个由N0个数据点组成的数组片段，并当自某个点往后数据点总数不足N0时结束，计算各数组片段内的有效值R
ms
(i)，获得有效值数组；
[0015]S220、对有效值数组循环求变化率，获得变化率数组；
[0016]S230、在变化率数组中依次遍历，找出幅值最大的三个极值点，三个极值点依次对应故障时刻、分闸时刻、重合闸时刻。
[0017]进一步，S210中有效值R
ms
(i)计算公式为：
[0018][0019]y(i)为所采集的行波中第i个点的数值大小。
[0020]进一步，S220中变化率计算公式为：
[0021][0022]i≥2，T(i)为第i点对应的时刻。
[0023]进一步，S230中波形任意第i点时刻计算公式为：
[0024]T
i
＝T0+(i
‑
1)/f
[0025]T0为波形起始点时刻，f为波形采样率。
[0026]进一步，S300具体为：
[0027]S310、对所获取的行波通过小波变换提取高频系数模极大值方法查找小波波头，并计算各行波波头的时间；
[0028]S320、将行波对应的波头时间，与工频对应的故障时刻时间、分闸时刻时间、重合闸时刻时间分别一一匹配，以明确故障行波、分闸行波以及重合闸行波；
[0029]S330、通过幅值比较法判断分闸/重合闸行波的来源。
[0030]进一步，行波波头的时间的计算公式为：
[0031]t
i
＝t0+(j
‑
1)/f
s
[0032]t0对应行波的第一个点的时间标识，f
s
为行波采样率。
[0033]进一步，通过幅值比较法判断分闸/重合闸行波的来源具体为：
[0034]假设两个变电站分别为#1变电站、#2变电站，#1变电站和#2变电站沿线上两个监测终端分别为：#i监测终端、#j监测终端；
[0035]若#i监测终端采集的分闸/重合闸行波幅值大于#j监测终端采集的分闸/重合闸行波幅值，则判断行波先到达#i监测终端，传输方向为从#i监测终端到#j监测终端；
[0036]反之，则传输方向为从#j监测终端到#i监测终端。
[0037]进一步，故障点双端行波定位具体为：
[0038]假设#i监测终端所监测的故障行波波头时间为T1′
,分闸/重合闸行波波头时间为T3′
；#j监测装置监测的故障行波波头时间为T2′
，分闸/重合闸行波波头时间为T4′
；
[0039]若：分闸/重合闸行波从#1变电站发出，则故障点离#i监测终端距离为L1，计算方法如下：
[0040][0041]式中：v为行波波速；
[0042]若：分闸/重合闸行波从#2变电站发出，则故障点离#i监测终端距离为L1，计算方
法如下：
[0043][0044]本专利技术的有益效益是：采用本专利技术所述定位技术，当监测终端的GPS模块失效，或无法获取统一的GPS时标时，依旧可以实现双端行波故障定位功能，定位精度高。
附图说明
[0045]图1为本专利技术所述不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法的流程图；
[0046]图2为输电线路发生故障时线路所产生的行波的波形图；
[0047]图3为有效值计算结果图；
[0048]图4为变化率曲线计算结果图；
[0049]图5为行波传播过程示意图。
具体实施方式
[0050]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0051]实施例1
[0052]如图1所示，一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法，包括如下步骤：
[0053]S100、通过监测终端获取输电线路发生故障时线路所产生的故障工频电流；
[0054]S200、在故障工频电流中提取故障、分闸及重合闸时刻；
[0055]S300、通过故障、分闸及重合闸时刻关联并匹配出相应的故障、分闸以及重合闸行波；
[0056]S400、故障点双端行波定位。
[0057]对于常见的输电线路，当线路发生故障后，故障相电流从故障时刻瞬间突然增大，维持若干个工频周期后分闸，电流归零，然后间隔一定时间后重合闸装置启动，线路重新恢复正常运行，或者因故障点未消除而重合闸失败，线路停运。
[0058]图2为一典型的输电线路从故障形成，到分闸再到重合闸启动并恢复正常运行时工频电流录波图形；其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法，其特征在于，包括如下步骤:S100、通过监测终端获取输电线路发生故障时线路所产生的故障工频电流；S200、在故障工频电流中提取故障、分闸及重合闸时刻；S300、通过故障、分闸及重合闸时刻关联并匹配出相应的故障、分闸以及重合闸行波；S400、故障点双端行波定位。2.根据权利要求1所述的一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法，其特征在于，提取故障、分闸及重合闸时刻具体为：S210、从故障工频电流第一个点开始往后依次取i个由N0个数据点组成的数组片段，并当自某个点往后数据点总数不足N0时结束，计算各数组片段内的有效值R
ms
(i)，获得有效值数组；S220、对有效值数组循环求变化率，获得变化率数组；S230、在变化率数组中依次遍历，找出幅值最大的三个极值点，三个极值点依次对应故障时刻、分闸时刻、重合闸时刻。3.根据权利要求2所述的一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法，其特征在于，S210中有效值R
ms
(i)计算公式为：y(i)为所采集的行波中第i个点的数值大小。4.根据权利要求2所述的一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法，其特征在于，S220中变化率计算公式为：i≥2，T(i)为第i点对应的时刻。5.根据权利要求4所述的一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法，其特征在于，S230中波形任意第i点时刻计算公式为：T
i
＝T0+(i
‑
1)/fT0为波形起始点时刻，f为波形采样率。6.根据权利要求1所述的一种不依赖同步时钟的分布式故障双端行波定位方法，其特征在于，所述S300具体为：S310、对所获取的行波通过小波变换提取高频系数模极大...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔杰，谢彬，范志升，
申请(专利权)人：武汉华瑞伏安电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：