一種單端行波故障測距方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明一種單端行波故障測距方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護技術領域。
【背景技術】
[0002] 輸電線路發(fā)生故障，不僅會影響人類的工業(yè)生產及日常生活，嚴重時還會危及電 力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。基于行波的故障測距技術是輸電線路故障精確快速定位的重要 方法。單端行波故障定位技術作為行波故障測距技術中的一種，其原理簡單，實現方便，成 本小。但是，在現有的條件下很難區(qū)分出故障點反射波以及對端母線和健全線路的反射波。
[0003] 中國專利《基于單端測距的故障定位方法》（CN102253315A)，該發(fā)明為基于單端測 距的故障定位方法，當輸電線路出現短路時，用輸電線路行波故障測距裝置測量輸電線路 本端母線的工頻電氣量，通過阻抗法確定故障點范圍，估算過渡電阻值；然后通過小波變 換分析暫態(tài)電壓/電流行波，判斷故障為普通短路故障，則采用結合線路長度的單端行波 法直接計算故障點位置；為特殊短路故障，則采用阻抗法與行波法結合的輸電線路單端故 障測距法計算故障點位置。
[0004] 中國專利《一種提高單端行波測距可靠性的方法》（CN103163428A)，對故障電流行 波進行小波變換求模極大值，初步確定若干個可能的故障點反射波波頭并標定其到達測 量的時刻，計算出一組疑似故障距離；對故障電流行波進行傅里葉換求其自然頻率分布， 確定反映故障位置的自然頻率，計算出一個故障距離；逐一對該故障距離與所有疑似故障 距離進行比較，當某一疑似故障距離與自然頻率法求得的故障距離約等時，確定該疑似故 障距離為故障距離的計算值。
[0005] 中國專利《一種不依賴波頭辨識的同塔雙回輸電線路單端行波故障測距方法》 (CN103412240A)，當同塔雙回輸電線路發(fā)生故障時，檢測并記錄各相電壓行波數據；利用 小波變換求取故障相電壓行波模極大值，得到行波波頭在時間軸上的分布；標定初始反極 性行波波頭，將其對應時刻作為基準時刻來計算介于故障初始行波波頭和初始反極性行 波波頭之間同極性行波波頭反映的距離；同時，以故障初始行波到達時刻作為基準時刻計 算介于故障初始行波波頭和初始反極性行波波頭之間同極性行波波頭反映的距離；找出兩 組距離中相近或相同的兩對距離，再利用測后模擬的方法判別出真實反映故障位置的距 離。
[0006] 以上方法通過與其他測距方法結合使用或者通過變換，計算，篩選等間接方式確 實并區(qū)分出故障點反射波的波頭和對端母線反射波的波頭，操作復雜，增加了工作量和不 確定性，降低了故障定位的速度。
[0007] 單端行波故障測距技術中，通常用計算的方法來間接找出故障點反射波和對端母 線的反射波，這樣延長了故障定位時間。由于操作步驟的增多，方法的可靠性隨之降低。單 端行波故障測距技術的關鍵是正確識別來自故障點的反射波、對端母線的反射波及健全線 路的反射波。現有的基于單端行波的測距技術由于在波形上和到達時刻上都無法準確區(qū)分 出來自故障點的反射波、對端母線的反射波及健全線路的反射波，容易導致測距失敗，使單 端行波測距法難以單獨使用。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明提供一種單端行波故障測距方法，是一種直接找出故障點反射波和對端母 線反射波的方法，滿足快速精確定位故障點的需求，能解決目前單端行波故障測距技術因 各波頭不易識別而引起的不實用問題。
[0009] 本發(fā)明采取的技術方案為：
[0010] 一種單端行波故障測距方法，利用在對端母線處裝設可以改變行波波形特性的電 氣元件，改變對端母線的反射波波形特性，使之與其他行波波形出現明顯的差異；當所述 反射波傳回到參考端時，位于參考端的行波采集與處理裝置將記錄下該波形，由于對端母 線的反射波波形與其他的波形存在明顯差異，可直接從多個的波形中找到對端母線的反射 波；將第一個波和對端母線反射波對應的時間數據帶入對應的測距公式，即可完成測距。
[0011] 通過在線路一端裝設行波采集與處理裝置，采集行波信息，再利用行波傳播距離 與波速，傳播時間的關系，求解出故障點到參考端的距離，通過改變對端母線反射波特性， 使之與故障點反射波有明顯差異，從而準確識別反射波波頭的來源。
[0012] 通過在對端母線末端并聯(lián)電容，來實現改變對端母線的反射波特性。
[0013] 通過在對端母線（末端并聯(lián)電容和電阻的串聯(lián)組件，來改變對端母線的反射波特 性。
[0014] 通過改變對端母線反射波的波頭的幅值、或者是頻率，來使得與其他反射波產生 明顯差異。
[0015] 對于單回線路，在線路一端變電站母線處安裝行波采集與處理裝置；線路另一端 母線處安裝一個電容，線路上發(fā)生故障，由故障點發(fā)出兩路完全相同的故障波，這兩路完全 相同的故障波向線路兩端傳播，并在兩端母線處發(fā)生折反射，由行波采集與處理裝置記錄 下各個波的波形，直接找出第一個到達的波和波形特性存在明顯差異的一個波，利用這兩 個波的波頭到達時間即可精確測距。
[0016] 對于單回線路，在線路一端變電站母線處安裝行波采集與處理裝置；線路另一端 母線處安裝電容和電阻的串聯(lián)組件；線路上發(fā)生故障，由故障點發(fā)出兩路完全相同的故障 波，這兩路完全相同的故障波向線路兩端傳播，并在兩端母線處發(fā)生折反射，由行波采集與 處理裝置記錄下各個波的波形，直接找出第一個到達的波和波形特性存在明顯差異的一個 波，利用這兩個波的波頭到達時間即可精確測距。
[0017] 對于雙回線路，在線路一端變電站母線處安裝行波采集與處理裝置；線路另一端 母線處每回線路各安裝一個電容，線路上發(fā)生故障，由故障點發(fā)出兩路完全相同的故障波， 這兩路完全相同的故障波向線路兩端傳播，并在兩端母線處發(fā)生折反射，由行波采集與處 理裝置記錄下各個波的波形，另一回線路上會感應出相同頻率的波，但對對端母線的反射 波的標記和識別不會產生影響；直接找出本回故障線路中第一個到達的波和波形特性存在 明顯差異的一個波，利用這兩個波的波頭到達時間即可精確測距。
[0018] 一種單端行波故障測距方法，用于單回或多回線路的測距。
[0019] 本發(fā)明一種單端行波故障測距方法，技術效果如下：
[0020] 1)、本發(fā)明采用標記對端反射波的方法，在行波采集和處理裝置端的眾多波頭信 息中直接辨識出對端母線的反射波，并用此波頭信息完成測距，操作簡單方便，既不需要復 雜計算、變換，又可獨立使用。
[0021] 2)、本發(fā)明實現了對端母線反射波的直接辨識，可減少測距步驟，加快測距速度。
[0022] 3)、本發(fā)明中的方法操作簡單，無需復雜計算，只在一端進行測量采集，減少了出 錯機會，增加測距可靠性。
【附圖說明】
[0023] 圖1為裝設電容和電阻的串聯(lián)時，單條線路故障，故障波傳播方向與波頭變化示 意圖。
[0024] 圖I (a)為單條線路末端未裝設可改變波形特性的電氣元件（以電容和電阻串聯(lián) 為例）時，故障波形成示意圖。
[0025] 圖I (b)為單條線路末端未裝設可改變波形特性的電氣元件（以電容和電阻串聯(lián) 為例）時，故障波傳播與發(fā)生折反射示意圖。
[0026] 圖I (C)為單條線路末端裝設可改變波形特性的電氣元件（以電容和電阻串聯(lián)為 例）時，故障波形成示意圖。
[0027] 圖I (d)為單條線路末端裝設可改變波形特性的電氣元件（以電容和電阻串聯(lián)為 例）時，故障波通過電容后折反射波示意圖。
[0028] 圖2為裝設電容時，單條線路故障，故障波傳播方向與波頭變化示意圖。
[0029] 圖2(a)為單條線路末端未裝設可改變波形特性的電氣元件（以電容為例）時，故 障波形成示意圖。
[0030] 圖2(b)為單條線路末端未裝設可改變波形特性的電氣元件（以電容為例）時，故 障波傳播與發(fā)生折反射示意圖。
[0031] 圖2(c)為單條線路末端裝設可改變波形特性的電氣元件（以電容為例）時，故障 波形成示意圖。
[0032] 圖2(d)為單條線路末端裝設可改變波形特性的電氣元件（以電容為例）時，故障 波通過電容后折反射波示意圖。
[0033] 圖3為考慮相鄰線路反射波，裝設電容時，故障波傳播方向與波頭變化示意圖。
[0034] 圖3 (a)為考慮相鄰線路反射波，單條線路末端不裝設可改變波形特性的電氣元 件（以電容為例）時，故障波形成示意圖。
[0035] 圖3 (b)為考慮相鄰線