一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法技术

本发明专利技术涉及配电网馈线自动化故障定位与测距领域，公开了一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法，步骤如下：任意选取故障后2个工频周期长度或以上的三相电压

【技术实现步骤摘要】
一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法


[0001]本专利技术涉及配电网馈线自动化故障定位与测距领域，尤其涉及一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法
。

技术介绍

[0002]配电网相间短路故障是
10kV
配电线路中较为常见的故障形式，在故障发生后有效并快速地定位故障点位置，将线路故障巡线范围缩小
90%
以上对保证整个电力系统的安全
、
稳定
、
经济运行有着十分重要的作用，其中故障测距技术用于确定故障点到测量点的距离，是故障点定位技术的重要环节
。
[0003]对于故障测距，目前较为成熟的配电网故障测距产品多采用双端或多端行波法，但此类方法依赖于卫星的高精度授时
、
硬件的高采样率和波速精准测量，投资和运维成本较高，难以在配电网中普及
。
基于我国配电线路普遍装设了配电自动化系统，其终端设备能够采集实时的故障信息，若能够利用现有的配电自动化系统实现相间短路故障测距，则可以大幅减少故障测距技术的实现成本
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有行波技术存在的不足和缺陷，提供了一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法，无需依赖卫星高精度同步授时和高分辨率采样，即以配电自动化系统为实现平台，以故障区段定位技术为基础，实现了配电网相间短路故障测距
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现
。
[0006]一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法，包括以下步骤
。
[0007]S1
：相间短路故障发生后，针对故障点上游测量设备任意选取故障后2个工频周期长度或以上的三相电压
、
电流数据，并滤波获取各自的工频分量
。
[0008]S2
：基于
Karrenbauer
变换，根据所得三相电压
、
电流工频分量计算测量点的三相电压
、
电流线模分量
。
[0009]S3
：根据测量点的三相电压
、
电流线模分量计算三相电压
、
电流线模分量在线路上的相角
。
[0010]S4
：通过求解三相电压
、
电流线模分量相角的差值约束方程，确定线路故障点到测量点的距离
。
[0011]优选地，所述
S1
中获取工频分量的方法如下
。
[0012]利用
IIR
低通滤波器分别对每相电压
、
电流数据进行低通滤波处理，仅保留频率为
60Hz
以下的信号作为工频分量
。
[0013]优选地，所述
S2
中测量点的三相电压
、
电流线模分量的具体计算方法如下
。
[0014]分别对所选的两个故障相电压
、
电流数据工频分量逐点作差，将波形中的最大值作为线模分量的模，并规定电压线模分量角度
U
angle
为
0rad
，而电流线模分量角度
I
angle
计算
公式为：
。
[0015]其中，
U
max_p
、I
max_p
分别为故障相电压
、
故障相电流工频分量差值最大值所对应位置，
P
为一个工频周期数据所对应的点数
。
[0016]优选地，所述
S3
中三相电压
、
电流线模分量在线路上的相角
、
的计算方法如下
。
[0017]。
[0018]其中
、
为测量点的三相电压
、
电流线模分量，
x
为线路上任意观测点到测量点的距离，为线路的传播常数，为线路的波阻，两个参数均为相量，计算公式如下
。
[0019]。
[0020]其中
ω
是角频率，
L
为电感，
C
为电容，
R
为感抗
。
[0021]所述
S4
中，时
x
的取值即为故障点到测量点的距离
。
[0022]本专利技术的有益技术效果：相比于目前用于配电网故障测距的行波技术，本方法具有良好的经济性和适用性，无需依赖卫星高精度同步授时和高分辨率采样，仅使用单端配电自动化终端的故障工频分量即实现了相间短路故障测距
。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的总体流程图
。
[0024]图2是本专利技术实施例中测量设备采集的三相电压波形
。
[0025]图3是本专利技术实施例中测量设备采集的三相电流波形
。
[0026]图4是本专利技术实施例中分别对所选的两个故障相电压
、
电流数据工频分量逐点作差得到的波形
。
[0027]图5是本专利技术实施例中的电压
、
电流线模分量相角分布图
。
具体实施方式
[0028]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，并不限定本专利技术
。
[0029]实施例：如图1所示，一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法
。
针对如图
2、
图3所示的
AB
相间短路故障波形进行故障测距，包括以下步骤
。
[0030]S1
：针对故障点上游测量设备任意选取发生故障后2个工频周期长度或以上的三相电压
、
电流数据，并滤波获取各自的工频分量，具体实施方法如下
。
[0031]如图
2、
图3所示，实施例中故障发生时刻为
0.12s
，选取故障后的
0.14s~0.30s
内8个周期长度的电压
、
电流数据，利用
IIR
低通滤波器分别对每相电压
、
电流故障数据进行低通滤波处理，仅保留频率为
60Hz
以下的信号作为算法使用的工频分量
。
[0032]S2
：基于
Karrenbauer
变换，根据所得三相电压
、
电流工频分量计算测量点的三相电压
、
电流线模分量
。
具体实施方法如下
。
[0033]分别对所选的两个故障相电压
、
电流数据工频分量逐点作差得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：相间短路故障发生后，针对故障点上游测量设备任意选取故障后2个工频周期长度或以上的三相电压
、
电流数据，并滤波获取各自的工频分量；
S2
：基于
Karrenbauer
变换，根据所得三相电压
、
电流工频分量计算测量点的三相电压
、
电流线模分量；
S3
：根据测量点的三相电压
、
电流线模分量计算三相电压
、
电流线模分量在线路上的相角；
S4
：通过求解三相电压
、
电流线模分量相角的差值约束方程，确定线路故障点到测量点的距离
。2.
根据权利要求1所述的一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法，其特征在于，所述
S1
中获取工频分量的方法为：利用
IIR
低通滤波器分别对每相电压
、
电流数据进行低通滤波处理，仅保留频率为
60Hz
以下的信号作为工频分量
。3.
根据权利要求1所述的一种适用于配电网相间短路故障的单端测距方法，其特征在于，所述
S2
中测量点的三相电压
、
电流线模分量...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹乾磊，杜保鲁，狄克松，李建赛，孙鹏祥，张永全，张文艳，罗超，张威龙，李晓杰，刘萌，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯股份有限公司青岛鼎信通讯电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：