專利名稱：基于行波模量時差的接地故障測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電力電子技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于行波模量時差的 接地故障測距方法。
背景技術(shù)：
目前有關(guān)行波故障測距的方法主要分為A型單端測距法和D型雙端測距法兩大 類，這些方法基本都是通過在變電站低壓側(cè)安裝行波檢測裝置，采集行波線模波頭到達(dá)時 間來實(shí)現(xiàn)的。單端法雖然無需GPS同步時鐘，設(shè)備成本較低，且基本不受線路長度誤差的影 響，但由于原理本身的缺陷，很難正確區(qū)分故障點(diǎn)反射波和對端母線反射波，測距精度無法 保證。雙端法雖然較單端法的測距可靠高，但測距結(jié)果易受線路長度和GPS同步時鐘精度 等因素的影響，且設(shè)備成本較高。此外，這兩種方法的測距精度都受到波速度取值的影響。輸電線路發(fā)生接地故障后，故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波不僅含有線模分量 ，還存在零模分 量。因此，零模分量也可用于接地故障測距。經(jīng)過對現(xiàn)有文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，《電力系統(tǒng)自動化》2009年第20期(p83_p87)上發(fā) 表了題為“基于暫態(tài)零模電流近似熵的小電流接地故障定位新方法”的文章，該文提出了一 種通過判斷相鄰檢測點(diǎn)暫態(tài)零模電流近似熵的故障定位方法，但該方法只能確定故障區(qū)段 (包含故障點(diǎn)的兩相鄰檢測點(diǎn)之間區(qū)段)，并不能實(shí)現(xiàn)精確故障測距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于行波模量時差的 接地故障測距方法。本發(fā)明通過在高壓輸電線上沿線分布的各檢測點(diǎn)安裝基于羅氏線圈的 高壓側(cè)行波檢測裝置，確保距故障點(diǎn)較近的有效檢測點(diǎn)能準(zhǔn)確識別零模、線模初始波頭并 通過無線通信方式將模量時差信息傳回監(jiān)控站，由監(jiān)控站綜合分析判斷，給出輸電線路故 障的準(zhǔn)確位置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟第一步，在兩個相鄰變電站M和N之間的高壓輸電線上共設(shè)置三個以上檢測點(diǎn)，對 每個檢測點(diǎn)按照距離變電站M的距離從近及遠(yuǎn)進(jìn)行數(shù)字編號，且在每個檢測點(diǎn)上設(shè)置一套 行波檢測裝置。所述的檢測點(diǎn)和與其相鄰的其它檢測點(diǎn)間的距離小于10千米。所述的行波檢測裝置是不含GPS (Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))時 間同步系統(tǒng)且基于羅氏線圈的高壓側(cè)寬頻行波檢測裝置。第二步，當(dāng)變電站M和N之間的高壓輸電線上發(fā)生接地故障時，檢測到線模和零模 行波的檢測點(diǎn)為有效檢測點(diǎn)，每個有效檢測點(diǎn)分別記錄檢測到線模的時間和檢測到零模行 波的時間，從而每個有效檢測點(diǎn)將其自身的編號和得到的線模和零模行波的時間差分別通 過無線通信方式上傳給監(jiān)控站。所述的無線通信方式是GSM(GlobalSystem for Mobile Communications，全球移動通訊系統(tǒng))，或者是GPRS (General Packet Radio Service，通用分組無線服務(wù)技術(shù))。第三步，監(jiān)控站選取得到的t個線模和零模行波的時間差中最小的時間差，并得 到該時間差所對應(yīng)的有效檢測點(diǎn)的編號為i，第i個檢測點(diǎn)就是距離發(fā)生接地故障點(diǎn)最近 的檢測點(diǎn)，其中t是有效檢測點(diǎn)的總數(shù)目。
第四步，當(dāng)?shù)趇個檢測點(diǎn)是第一個檢測點(diǎn)或者最后一個檢測點(diǎn)時，執(zhí)行第五步；當(dāng) 第i個檢測點(diǎn)前面有s個有效檢測點(diǎn)，第i個檢測點(diǎn)后面有(t-s-Ι)個有效檢測點(diǎn)時，執(zhí)行 第六步，其中s彡1。第五步，分別從不包括第i個檢測點(diǎn)的(t-Ι)個有效檢測點(diǎn)中選擇兩個有效檢測 點(diǎn)進(jìn)行組合，在每種組合情況下都得到故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，將得到的^
個距離相加取平均值，該平均值作為故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的最終距離，測距結(jié)束。所述的故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，是指
AtjdFjk = Lj + 1 Ljk ’
Atj ~ ^h其中d k是故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，j和k是從不包括第i個檢測點(diǎn)的 (t-Ι)個有效檢測點(diǎn)中任意選擇的兩個有效檢測點(diǎn)的編號，且第j個檢測點(diǎn)到變電站M的 距離小于第k個檢測點(diǎn)到變電站M的距離，Lj是第j個檢測點(diǎn)到變電站M的距離，Ljk是第 j個檢測點(diǎn)到第k個檢測點(diǎn)的距離，Δ tj是第j個檢測點(diǎn)記錄的線模和零模行波的時間差， Δ、是第k個檢測點(diǎn)記錄的線模和零模行波的時間差。第六步，將從第i個檢測點(diǎn)前面的s個有效檢測點(diǎn)中任意取出的一個有效檢測點(diǎn) 和從第i個檢測點(diǎn)后面的(t-s-Ι)個有效檢測點(diǎn)中任意取出的一個有效檢測點(diǎn)進(jìn)行組合， 在每種組合情況下都得到故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，將得到的s (t-s-Ι)個距離相加取 平均值，該平均值作為故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的最終距離，測距結(jié)束。所述的故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，是指dFmn = Lm + At"J Lmn,其中dF 是故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，m是從第i個檢測點(diǎn)前面的s個有效 檢測點(diǎn)中選取的有效檢測點(diǎn)的編號，η是從第i個檢測點(diǎn)后面的(t-s-Ι)個有效檢測點(diǎn)中 選取的有效檢測點(diǎn)的編號，Lmn是第m個檢測點(diǎn)到第η個檢測點(diǎn)的距離，△ tn是第η個檢測 點(diǎn)記錄的線模和零模行波的時間差，Δ tm是第m個檢測點(diǎn)記錄的線模和零模行波的時間差， Lffl是第m個檢測點(diǎn)到變電站M的距離。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是在無需GPS時間同步系統(tǒng)的情況下，利用 距故障點(diǎn)較近的各檢測點(diǎn)不同的模量時差信息實(shí)現(xiàn)精確故障測距，通信量小，僅上傳檢測 點(diǎn)自身編號和時差信息，不僅減少成本，還利于工程實(shí)現(xiàn)。由于各檢測點(diǎn)只需判斷零模和線 模的初始波頭，不涉及反射波，故測距基本不受分支點(diǎn)的影響，保證了測距的可靠性。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖
對本發(fā)明的方法進(jìn)一步描述本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提 下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述 的實(shí)施例。
實(shí)施例本實(shí)施例用于對一條現(xiàn)場線路全長22km，500kV高壓輸電線路MN進(jìn)行接地故障測 距，包括以下步驟第一步，在相鄰變電站M和N之間的高壓輸電線上共設(shè)四個檢測點(diǎn)，分別為第1檢 測點(diǎn)、第2檢測點(diǎn)、第3檢測點(diǎn)和第4檢測點(diǎn)，每個檢測點(diǎn)上均安裝行波檢測裝置。本實(shí)施例中各檢測點(diǎn)距變電站M的現(xiàn)場線路長度依次分別為=L1 = 3km, L2 = 9km, L3 = 14km, L4 = 19km,即相鄰檢測點(diǎn)間的最大現(xiàn)場線路長度為6km。第二步，當(dāng)變電站M和N之間的高壓輸電線上發(fā)生接地故障時，檢測到線模和零模 行波的檢測點(diǎn)為有效檢測點(diǎn)，每個有效檢測點(diǎn)分別記錄檢測到線模的時間和檢測到零模行 波的時間，從而每個有效檢測點(diǎn)將其自身的編號和得到的線模和零模行波的時間差分別通 過GSM或者是GPRS上傳給監(jiān)控站。本實(shí)施例中四個檢測點(diǎn)都能檢測到線模和零模行波，故四個檢測點(diǎn)都是有效檢 測點(diǎn)，每個檢測點(diǎn)得到的線模和零模行波的時間差依次分別為At1 = 10. 2 μ s，At2 = 1. 2 μ s, Δ t3 = 5. 8 μ s, Δ t4 = 13. 4 μ S。第三步，監(jiān)控站選取得到的四個線模和零模行波的時間差中最小的時間差，并得 到該時間差(1. 2μ S)所對應(yīng)的有效檢測點(diǎn)的編號為2，第2個檢測點(diǎn)就是距離發(fā)生接地故 障點(diǎn)最近的檢測點(diǎn)。第四步，第2個檢測點(diǎn)不是第一個檢測點(diǎn)，也不是最后一個檢測點(diǎn)，第2個檢測點(diǎn) 前面有1個有效檢測點(diǎn)，第2個檢測點(diǎn)后面有2個有效檢測點(diǎn)，將第1個檢測點(diǎn)和第3個檢 測點(diǎn)進(jìn)行組合，又將第1個檢測點(diǎn)和第4個檢測點(diǎn)進(jìn)行組合，在每種組合情況下都得到故障 發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，將得到的兩個距離相加取平均值，該平均值作為故障發(fā)生點(diǎn)到 變電站M的最終距離，具體為1)當(dāng)?shù)?個檢測點(diǎn)和第3個檢測點(diǎn)進(jìn)行組合時，由于故障點(diǎn)距任一檢測點(diǎn)的現(xiàn)場線路長度與該檢測點(diǎn)的模量時差信息存在正比 例關(guān)系，<formula>formula see original document page 6</formula>從而得到故障點(diǎn)至變電站M的距離dF13為‘<formula>formula see original document page 6</formula>2)當(dāng)?shù)?個檢測點(diǎn)和第4個檢測點(diǎn)進(jìn)行組合時，由于= =亦可求出故障點(diǎn)至變電站M的距離dF14為d <formula>formula see original document page 6</formula>
3)將dF13、dF14相加求均值，可得最終的故障距離dF <formula>formula see original document page 6</formula>本實(shí)施例中測距結(jié)果為9.964km，實(shí)際故障距離為10km，因此相對誤差為 9 964-10
<formula>formula see original document page 6</formula>在無需同步時間系統(tǒng)的情況下，本實(shí)施例利用沿線各檢測點(diǎn)不同的模量時差信息，先初步判定故障點(diǎn)位置，再根據(jù)初判情況精確計算故障距離。與現(xiàn)有技術(shù)僅可判斷故障 區(qū)段相比，本實(shí)施例測距精度顯著提高，大大縮短了巡線人員查找線路接地故障位置的時 間，不但可以降低停電損失，更能保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
權(quán)利要求
一種基于行波模量時差的接地故障測距方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，在兩個相鄰變電站M和N之間的高壓輸電線上共設(shè)置三個以上檢測點(diǎn)，對每個檢測點(diǎn)按照距離變電站M的距離從近及遠(yuǎn)進(jìn)行數(shù)字編號，且在每個檢測點(diǎn)上設(shè)置一套行波檢測裝置；第二步，當(dāng)變電站M和N之間的高壓輸電線上發(fā)生接地故障時，檢測到線模和零模行波的檢測點(diǎn)為有效檢測點(diǎn)，每個有效檢測點(diǎn)分別記錄檢測到線模的時間和檢測到零模行波的時間，從而每個有效檢測點(diǎn)將其自身的編號和得到的線模和零模行波的時間差分別通過無線通信方式上傳給監(jiān)控站；第三步，監(jiān)控站選取得到的t個線模和零模行波的時間差中最小的時間差，并得到該時間差所對應(yīng)的有效檢測點(diǎn)的編號為i，第i個檢測點(diǎn)就是距離發(fā)生接地故障點(diǎn)最近的檢測點(diǎn)，其中t是有效檢測點(diǎn)的總數(shù)目；第四步，當(dāng)?shù)趇個檢測點(diǎn)是第一個檢測點(diǎn)或者最后一個檢測點(diǎn)時，執(zhí)行第五步；當(dāng)?shù)趇個檢測點(diǎn)前面有s個有效檢測點(diǎn)，第i個檢測點(diǎn)后面有(t-s-1)個有效檢測點(diǎn)時，執(zhí)行第六步，其中s≥1；第五步，分別從不包括第i個檢測點(diǎn)的(t-1)個有效檢測點(diǎn)中選擇兩個有效檢測點(diǎn)進(jìn)行組合，在每種組合情況下都得到故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，將得到的個距離相加取平均值，該平均值作為故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的最終距離，測距結(jié)束；第六步，將從第i個檢測點(diǎn)前面的s個有效檢測點(diǎn)中任意取出的一個有效檢測點(diǎn)和從第i個檢測點(diǎn)后面的(t-s-1)個有效檢測點(diǎn)中任意取出的一個有效檢測點(diǎn)進(jìn)行組合，在每種組合情況下都得到故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，將得到的s(t-s-1)個距離相加取平均值，該平均值作為故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的最終距離，測距結(jié)束。FDA0000021866450000011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于行波模量時差的接地故障測距方法，其特征是，第一步 中所述的檢測點(diǎn)和與其相鄰的其它檢測點(diǎn)間的距離小于10千米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于行波模量時差的接地故障測距方法，其特征是，所述的 行波檢測裝置是不含GPS時間同步系統(tǒng)且基于羅氏線圈的高壓側(cè)寬頻行波檢測裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于行波模量時差的接地故障測距方法，其特征是，第三步 中所述的無線通信方式是GSM，或者是GPRS。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于行波模量時差的接地故障測距方法，其特征是，第五步中所述的故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，是指<formula>formula see original document page 2</formula>其中dFA是故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，j和k是從不包括第i個檢測點(diǎn)的(t-1) 個有效檢測點(diǎn)中任意選擇的兩個有效檢測點(diǎn)的編號，且第j個檢測點(diǎn)到變電站M的距離小 于第k個檢測點(diǎn)到變電站M的距離，Lj是第j個檢測點(diǎn)到變電站M的距離，LJk是第j個檢 測點(diǎn)到第k個檢測點(diǎn)的距離，A tj是第j個檢測點(diǎn)記錄的線模和零模行波的時間差，A tk是 第k個檢測點(diǎn)記錄的線模和零模行波的時間差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于行波模量時差的接地故障測距方法，其特征是，第六步 中所述的故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，是指<formula>formula see original document page 3</formula>其中dFmn是故障發(fā)生點(diǎn)到變電站M的距離，m是從第i個檢測點(diǎn)前面的s個有效檢測 點(diǎn)中選取的有效檢測點(diǎn)的編號，n是從第i個檢測點(diǎn)后面的(t-s-1)個有效檢測點(diǎn)中選取 的有效檢測點(diǎn)的編號，Lffln是第m個檢測點(diǎn)到第n個檢測點(diǎn)的距離，A tn是第n個檢測點(diǎn)記 錄的線模和零模行波的時間差，At^是第m個檢測點(diǎn)記錄的線模和零模行波的時間差，Lm是 第m個檢測點(diǎn)到變電站M的距離。
全文摘要
一種電力電子技術(shù)領(lǐng)域的基于行波模量時差的接地故障測距方法，本發(fā)明利用沿線各檢測點(diǎn)安裝的行波檢測裝置，確保距故障點(diǎn)較近的有效檢測點(diǎn)能準(zhǔn)確識別零模和線模初始波頭并向監(jiān)控站上傳兩者時差。監(jiān)控站將收集到的所有模量時差進(jìn)行大小排序，先初步判斷得到距離故障點(diǎn)位置最近的檢測點(diǎn)，再依據(jù)初步定位結(jié)果完成精確故障測距。本發(fā)明無需時間同步系統(tǒng)，通信量小，不受線路分支點(diǎn)影響，易于工程實(shí)施，并具有較高的可靠性和測距精度。
文檔編號G01R31/08GK101833058SQ20101018610
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者劉亞東, 徐湘憶, 朱成喜, 江秀臣, 盛戈皞 申請人:上海交通大學(xué)