[发明专利]一种基于录波数据的输电线路故障精确判定方法

权利要求书

1.一种基于录波数据的输电线路故障精确判定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、母线自动匹配：输电线路发生故障时，故障相短路点的电流值急剧增大，电压值不同程度减小，短路点距离录波器越近，电压值减小的幅度越大，通过测算故障时电压值衰减度，能够自动匹配出故障线路所挂接的真实母线，步骤如下：

A1、根据初始挂接的母线，确定该线路的电压等级，进而筛选出同电压等级的所有母线，纳入母线备选梯队；

A2、对初始挂接母线进行电压衰减度计算，以T0为基准，且T0具体为第一个采样点时刻，分别计算母线A、B、C三相电压的基波周期分量有效值Ua、Ub、Uc，即母线正常时的负荷电压；

A3、若Ua、Ub、Uc中任何一项小于35V，放弃该母线，进行下一条备选母线匹配；

A4、否则，以Tn为基准，且Tn具体为故障点时刻，在时间窗A内，以1毫秒为间隔连续取点计算，分别统计出母线A、B、C三相电压的最小基波周期分量有效值，计算结果依次分别记为Ua’、Ub’、Uc’；

A5、设母线A相的最大扰动比值记为Ua”，且计算公式为Ua”＝(Ua’-Ua)/Ua、母线B相的最大扰动比值记为Ub”且计算公式为Ub”＝(Ub’-Ub)/Ub、母线C相的最大扰动比值记为Uc”，计算公式为Uc”＝(Uc’-Uc)/Uc，若三相扰动比的绝对值，即|Ua”|、|Ub”|、|Uc”|中任何一项不低于10％，则匹配该母线成功，流程结束；

A6、否则，重复步骤A2、A3、A4、A5，对备选梯队中母线依次进行判断，直到成功匹配出母线；

A7、若上述步骤完成后依然不能成功匹配出母线，则匹配初始挂接母线；

S2、零序模拟量信号反接智能识别及矫正：在任意时刻，母线电压零序模拟量信号瞬时值，记为Un1，则计算公式为Un1＝-|Ua1+Ub1+Uc1|，线路电流零序模拟量信号瞬时值，记为In1，则计算公式为In1＝|Ia1+Ib1+Ic1|，其中，Ua1表示母线A相电压模拟量信号的瞬时值、Ub1表示母线B相电压模拟量信号的瞬时值、Uc1表示母线C相电压模拟量信号的瞬时值；Ia1表示线路A相电流模拟量信号的瞬时值、Ib1表示线路B相电流模拟量信号的瞬时值、Ic1表示线路C相电流模拟量信号的瞬时值；

鉴于零序模拟量信号是判定接地性质故障的唯一依据，一旦出现零序反接，如不采取识别和矫正措施，将直接导致故障线路漏判；

在进行目标线路相关计算时，以故障时刻Tn为基准，在第一个采样周期的时间窗A内统计电流零序模拟量信号的最大瞬时值，记为In_max，及In_max所对应的时刻点，并计算该时刻点A、B、C三相电流模拟量信号瞬时值之和，记为Iabc，若In_max与Iabc正负符号一致，可判定电流零序模拟量信号通道未反接，否则视为反接，若出现反接，矫正方式是将电流零序模拟量信号瞬时值符号全部取反；

在进行目标线路挂接的母线相关计算时，以故障时刻Tn为基准，在第一个采样周期的时间窗A内统计电压零序模拟量信号的最大瞬时值，记为Un_max，及Un_max所对应的时刻点，并计算该时刻点A、B、C三相电压模拟量信号瞬时值之和，记为Uabc，若Un_max与Uabc正负符号相反，可判定电压零序模拟量信号通道未反接，否则视为反接，若出现反接，矫正方式是将电压零序模拟量信号瞬时值符号全部取反；

通过零序模拟量信号的反接自动识别及矫正，还原故障时刻真实的电气模拟量信号特征，为目标线路的正确判定扫清障碍；

S3、采用全模拟量信号判定断路器跳闸：

线路发生故障时，短路点电流迅速增大，引起为该线路配备的保护装置在Tb时刻动作并发出信号，断路器收到信号后在Tc时刻跳闸，分断短路点，跳闸成功后，线路上的故障相负荷在Tm被切除，电流为0并保持，其中、Tb为保护动作时刻，Tc为断路器跳闸时刻，Tm为故障切除点时刻；

基于全模拟量信号进行断路器跳闸判定，方法是在时间窗B内，判定目标线路的故障相电流模拟信号瞬时值是否持续为0，判定成立则表示断路器跳闸；

还包括近似值，现假定该近似值为Z0，则Z0的取值方法为：

B1、分别计算在录波数据第一个记录点时刻T0时刻目标线路A、B、C三相电流模拟量信号基波周期分量有效值，依次记为Ia、Ib、Ic，取它们的极大值，记为Imax，即目标线路正常情况下最大相负荷电流；

B2、若Imax不大于0.005，则Z0＝0.002，取值流程结束；

B3、否则，Z0＝Imax/25，若Z0不大于0.01，则Z0＝0.01；

B4、若Z0不小于Imax/3，则Z0＝Imax/3；

B5、若Z0不小于0.1，则Z0＝0.1；

确定Z0后，以故障切除点Tm为基准，在故障切除后的第一个采样周期的时间窗B内对故障相电流模拟量信号瞬时值保持为0的判别方式为：

C1、初始化计数器为0，用于表示瞬时值连续小于Z0的次数；

C2、以故障切除点Tm为基准，在故障切除后的第一个采样周期的时间窗B内，以1毫秒为间隔，逐点计算故障相的电流模拟量信号基波周期分量有效值，若小于Z0，计数器加1，否则计数器清0；

C3、若计数器大于12，判定成立，亦即确认断路器跳闸，流程结束；

C4、否则，在故障切除后的第一个采样周期的时间窗B内，计数器始终不大于12，则可确认断路器没有跳闸，对该故障相的判定流程结束；

C5、若目标线路存在多个故障相，则逐相重复上述步骤，其中任意一相确认路器跳闸都视为有效，否则，可判定断路器没有跳闸；

S4、边界预期法筛选故障基准点：判定线路区内故障必须先确立一个故障基准点，基准点选取的时机范围能够从Tn一直到Tm，理想的选取时机在时间窗A内；

边界预期法筛选故障基准点法的措施为：

D1、先根据目标线路的长度参数，且长度单位为公里，正向放大延伸10％，反向放大延伸2％，这两个边界值确立了测距定位结果的有效区域；

D2、初始化计数器为0，用于表示备选梯队中的基准点个数；

D3、以故障时刻点Tn为基准，在时间窗A内以1毫秒为间隔，连续取点进行测距定位测算，若测算结果落在有效区域，计数器加1；

D4、如计数器达到10，不再进行余下测算，直接进入步骤D6；

D5、否则，在时间窗A过后，计数器小于3，合格基准点数目不足，目标线路排除，流程结束；

D6、若计数器不小于3，则采用“掐头去尾”法，去掉备选梯队中最大值和最小值，余下值取平均，亦即最理想测算距离；

D7、在备选梯队各基准点中，取最接近理想测算距离的一个作为最终故障基准点，同时确认目标线路发生区内故障；

S5、基于母线电压扰动特征识别的防误闭锁

通过对母线电压的扰动特征识别的防误闭锁算法如下：

E1、通过前述母线自动匹配方法，筛选出目标线路所挂接的母线；

E2、以录波数据第一个记录点时刻T0为基准，分别计算母线A相电压、B相电压、C相电压的基波周期分量有效值，计算出的结果依次分别记为Ua、Ub、Uc，即母线正常时的负荷电压；

E3、若Ua、Ub、Uc中任何一项小于35V，直接确认是仿真数据，防误闭锁成立，流程结束；

E4、否则，以故障时刻的Tn为基准，在第一个采样周期的时间窗A内，以1毫秒为间隔连续取点计算，分别统计出母线A、B、C三相电压的最小基波周期分量有效值，计算结果依次分别记为Ua’、Ub’、Uc’；

E5、设母线A相的最大扰动比值记为Ua”，计算公式为Ua”＝(Ua’-Ua)/Ua;同理，母线B相的最大扰动比值记为Ub”，计算公式为Ub”＝(Ub’-Ub)/Ub；母线C相的最大扰动比值记为Uc”，计算公式为Uc”＝(Uc’-Uc)/Uc，若三相扰动比的绝对值，即|Ua”|、|Ub”|、|Uc”|中任何一项不低于10％，则匹配该母线成功，流程结束；

E6、否则，若Un’大于1.8，亦可确认是非仿真数据，防误闭锁解除，流程结束；

E7、若E5、E6均不能解除防误闭锁，则可确认为仿真数据，需进行防误闭锁，不得误报。