[发明专利]基于行波固有频率提取的输电线路故障单端测距方法

摘要

本发明公开了一种基于行波固有频率提取的输电线路故障单端测距方法，它经过输电线路故障电流行波信号固有频率主成分的提取分析后，依据该主成分频率和故障类型，选取相应模量和计算方法，得到主成分频率下的线路特征阻抗矩阵、反射系数矩阵、反射角矩阵和模波速，最后依据行波固有频率、模波速和反射角计算出故障的距离，给出输电线路故障测距结果。该方法能有效提取输电线路故障电流行波主成分，故障测距结果精确、可靠，且对设备无特殊要求，方便实施。

主权项

一种基于行波固有频率提取的输电线路故障单端测距方法，其步骤为：A、预处理故障录波装置从输电线路采集得到故障电流行波信号送入主机，经滤波处理后进行相模变换，根据被测输电线系统的故障类型，得到输电线路故障电流行波模信号x；B、主成分频率提取采用多信号分类的谱估计方法，提取输电线路故障电流行波模信号x的固有频率主成分频率f1；C、单端测距C1、根据被测的输电线系统的模型计算得到主成分频率f1下的以下参数：(1)特征阻抗矩阵Zm， Z m = Z s / Y s - - - ( 1 ) Zs和Ys分别为故障电流行波主成分频率f1下传输线路的模阻抗和模导纳；(2)模波速vn先计算模波速矩阵V， V = 2 π f 1 / ( im Y s Z s ) - - - ( 2 ) 再根据式(2)的模波速矩阵V，求得模波速vn：若故障类型为三相相间/接地短路或两相相间/接地短路时，模波速vn＝v33，若故障类型为单相接地短路时，模波速vn＝(v11+v22)/2；(3)故障点的反射系数矩阵Γf， Γ f = [ 2 Z m - 1 + T - 1 Y f T ] - 1 T - 1 Y f T - - - ( 3 ) (4)测量端的反射系数矩阵Γ1， Γ 1 = - [ I + T - 1 Z 1 T Z m - 1 ] [ I - T - 1 Z 1 T Z m - 1 ] - - - ( 4 ) 式(3)、(4)中，Yf为故障点导纳矩阵，I为单位矩阵，Z1为测量端等效阻抗矩阵，T为相模变换矩阵；C2、故障测距若C1中得到的故障点的反射系数矩阵Γf和测量端的反射系数矩阵Γ1都为实数时，故障距离d根据以下(5)式计算： d = v n 2 f 1 Γ 1 Γ f > 0 v n 4 f 1 Γ 1 Γ f < 0 - - - ( 5 ) 否则，故障距离d根据以下(6)式计算： d = ( θ 1 + θ f + 2 π ) v n 4 π f 1 Re ( Γ 1 Γ f ) > 0 ( θ 1 + θ f + π ) v n 4 π f 1 Re ( Γ 1 Γ f ) < 0 - - - ( 6 ) 式(6)中，θ1、θf分别指测量端和故障点的反射角矩阵元素，反射角矩阵θ1＝∠(Γ1)，θf＝∠(Γf)，若故障类型为三相相间/接地短路故障或两相相间/接地短路故障时，θ1＝[∠(Γ1)]22，θf＝[∠(Γf)]22，若故障类型为单相接地短路故障时，θ１＝[∠(Γ1)]33，θf＝[∠(Γf)]33；