基于色散校正的雙端行波故障測(cè)距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種行波故障雙端測(cè)距方法，尤其是一種基于色散校正的雙端行波故 障測(cè)距方法，屬于電力系統(tǒng)故障定位技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線路擔(dān)負(fù)著遠(yuǎn)距離輸電的重任，常暴露在野外，且多為山區(qū)丘陵地形，易發(fā) 生故障。故障如不能及時(shí)排除，易導(dǎo)致多重故障，引發(fā)大面積停電，特別在冰災(zāi)、地震、臺(tái) 風(fēng)等極端情況下，嚴(yán)重危及電網(wǎng)安全運(yùn)行，影響社會(huì)穩(wěn)定。故障后迅速切除故障線路和快 速、精確地故障測(cè)距技術(shù)，不僅可以減少線路故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，而且具有重大的社會(huì)效 益和經(jīng)濟(jì)效益。電力線路故障時(shí)，故障點(diǎn)產(chǎn)生暫態(tài)行波信號(hào)，并以接近光速的速度向線路 兩端傳播，行波信號(hào)在波阻抗不連續(xù)點(diǎn)會(huì)發(fā)生折射、反射，所以可以利用暫態(tài)行波進(jìn)行故 障測(cè)距。暫態(tài)行波信號(hào)不易受系統(tǒng)運(yùn)行方法、過(guò)渡電阻、接線方式、線路分布電容的影響。因 此，基于行波傳輸原理的行波測(cè)距技術(shù)一直以來(lái)受到國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注，并得到了廣泛 的應(yīng)用。
[0003] 線路故障時(shí)沿線傳播的暫態(tài)行波信號(hào)具有從低頻到高頻的連續(xù)頻譜。行波在傳播 過(guò)程中，受線路參數(shù)頻變的影響，行波的不同頻率分量具有不同的衰減和速度，即行波色散 效應(yīng)。行波色散效應(yīng)給精確確定行波到達(dá)時(shí)間和波速度帶來(lái)困難。行波色散效應(yīng)對(duì)于單回 架空輸電線路測(cè)距精度的影響尚可以接受，但對(duì)于頻率相關(guān)性更強(qiáng)、色散更加嚴(yán)重的雙回 輸電線路和高壓電纜線路，行波色散對(duì)行波測(cè)距帶來(lái)的影響不容忽視。因此，校正行波色散 效應(yīng)，提高行波測(cè)距的精確度和可靠性具有重要應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于色散校正的行波故障測(cè)距方法，提高行 波測(cè)距方法的測(cè)距精確度。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種基于色散校正的雙端行波故障雙端測(cè)距方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1 :在輸電線M端和N端分別安裝電流行波信號(hào)提取裝置，獲取輸電線M端和 N端的三相電流行波信號(hào)iM(t)和i N(t);
[0008] 步驟2 :計(jì)算50Hz頻率下的解耦矩陣T :
[0010] 式中Y、Z為解耦頻率CO單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納矩陣和阻抗矩陣，Y為解耦頻率《的傳 播常數(shù)矩陣，Y。、Y p y 2分別為解耦后〇模、1模和2模的傳播常數(shù)；
[0011] 步驟3 :設(shè)定模量m為1或2,解耦輸電線M、N端的三相電流行波信號(hào)iM(t)、iN⑴， 得到解耦后的行波分別為、M(t)、、N(t):
[0012] in>，M⑴=T HM(t)
[0013] in,N(t) = THn (t) (2)
[0014] 步驟4 :設(shè)定小波變換的Lipschitz指數(shù)的初始值和Lipschitz指數(shù)的閾值；
[0015] 步驟5 :根據(jù)雙端行波故障定位原理計(jì)算故障點(diǎn)到所述輸電線M、N端的距離1#口 In;
[0016] 步驟6 :設(shè)定一個(gè)以上離散頻率，選取1?；?模的傳播常數(shù)計(jì)算各離散頻率下的 傳播系數(shù)Hm (co )、Hn (co )，由其擬合行波傳輸函數(shù)Am (co )、An (co )，所述傳播系數(shù)的計(jì)算方法 為：
[0019] m 等于 1 或 2;
[0020] 步驟7 :計(jì)算行波傳輸函數(shù)AM(?)、AN(?)的逆對(duì)應(yīng)的單位脈沖響應(yīng)fM(t)、f N(t);
[0021] 步驟8:計(jì)算色散校正后的信號(hào)i' Jthi' ：
[0022] i' n>，M ⑴=in，M(t)*fM(t)
[0023] i' m,N(t) = injN(t)*fN(t) (4)
[0024] 步驟9 :根據(jù)雙端行波故障定位原理，由校正后的行波信號(hào)i' ^(t)、i' 計(jì) 算校正后故障點(diǎn)到輸電線M、N端的距離I' M和I' N；
[0025] 步驟10 :對(duì)色散校正后的信號(hào)i' 、i' 進(jìn)行小波分解；計(jì)算小波變換 的 Lipschitz 指數(shù)；
[0026] 步驟11:將所述色散校正后的信號(hào)i' ^(t)作為待校正信號(hào)、 M(t)、 in，N(t)，用校正后故障點(diǎn)到輸電線M、N端的距離I' M和I' N更新故障點(diǎn)到輸電線M、N端 的距離Im和I N;
[0027] 步驟12 :判斷連續(xù)兩次計(jì)算的Lipschitz指數(shù)之差是否小于所述Lipschitz指數(shù) 的閾值，如果是，轉(zhuǎn)向步驟13,否則，轉(zhuǎn)向步驟6 ;
[0028] 步驟13 :輸出故障點(diǎn)到輸電線M、N端的距離Im和I N。
[0029] 4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于色散校正的雙端行波故障測(cè)距方法，其特征在 于：
[0030] 所述步驟5和步驟9采用的計(jì)算故障點(diǎn)距離的方法相同，包括以下步驟：
[0031] 步驟1' ：利用連續(xù)小波變換模極大值法提取輸電線M端和N端的電流行波信號(hào) Dt)、ijt)出現(xiàn)奇異點(diǎn)的時(shí)間Tm和T N;
[0032] 步驟2' ：計(jì)算50Hz頻率的行波傳輸速度V :
[0034] 式中，P (w)為相位系數(shù)；
[0035]步驟3'：計(jì)算故障點(diǎn)距離：
[0038] 其中：L為所述M、N兩端輸電線的長(zhǎng)度。
[0039] 5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于色散校正的雙端行波故障測(cè)距方法，其特征在 于：
[0040] 所述步驟10包括以下步驟：
[0041] 步驟10-1:對(duì)色散擬合后的信號(hào)i' ^(t)進(jìn)行5層小波分解；
[0042] 步驟10-2 :尋找分解后每層上的小波變換模極大值；
[0043] 步驟10-3 :計(jì)算小波變換的Lipschitz指數(shù)a :
[0045] 式中a:、a2、a4、a5分別為第一至第五層小波變換模極大值。
[0046] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0047] 目前廣泛采用的雙端行波測(cè)距方法，故障距離由兩個(gè)參數(shù)決定，一是故障行波到 達(dá)時(shí)間差，另一個(gè)是故障行波速度。行波在傳播過(guò)程中，受線路參數(shù)頻變的影響，行波的不 同頻率分量具有不同的衰減和速度，即行波色散效應(yīng)。行波色散效應(yīng)給精確確定行波到達(dá) 時(shí)間和波速度帶來(lái)困難。因此，行波到達(dá)時(shí)間和波速度的誤差對(duì)行波測(cè)距精度的影響不容 忽視。本發(fā)明解決了行波色散對(duì)行波測(cè)距帶來(lái)的影響這一行波故障測(cè)距領(lǐng)域的難點(diǎn)問(wèn)題， 提高了行波故障測(cè)距的精度，不僅可以減少線路故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn) 行，而且具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0048] 圖1為基于色散校正的雙端行波故障雙端測(cè)距方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 實(shí)施例1 :
[0050] 如圖1所示，一種基于色散校正的雙端行波故障雙端測(cè)距方法，包括以下步驟：
[0051] 步驟1 :在輸電線M端和N端分別安裝電流行波信號(hào)提取裝置，獲取輸電線M端和 N端的三相電流行波信號(hào)iM(t)和i N(t);
[0052] 步驟2 :計(jì)算50Hz頻率下的解耦矩陣T :
[0054] 式中Y、Z為解耦頻率co單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納矩陣和阻抗矩陣，Y為解耦頻率《的傳 播常數(shù)矩陣，Y。、Y p y 2分別為解耦后〇模、1模和2模的傳播常數(shù)；
[0055] 步驟3 :設(shè)定模量m為1或2,解耦輸電線M、N端的三相電流行波信號(hào)iM(t)、iN (t)， 得到解耦后的行波分別為、M(t)、、N(t):
[0056] in，M(t) = T HM(t)
[0057] im,N(t) = THn (t) (2)
[0058] 步驟4 :設(shè)定小波變換的Lipschitz指數(shù)的初始值和Lipschitz指數(shù)的閾值；