[发明专利]一种链式输电线路单端故障测距的有限延拓方法

摘要

本发明提供一种基于故障行波沿线分布特性的链式输电线路单端故障测距有限延拓方法，属于电力系统故障测距技术领域。首先，由上级线路量测端高速采集装置获取的量测端故障电流行波数据。其次，利用相邻健全线路电流行波和波阻抗来构造电压行波，并采用构造电压行波和电流行波以及贝杰龙线路传递方程计算沿线电压和电流。再次，根据方向行波公式计算正向行波和反向行波，并在两个相继行波分析时窗内，沿最长线路计算测距函数。最后根据测距函数沿线分布的突变点，得到故障距离。理论分析和仿真结果表明本方法效果良好。

主权项

1.一种链式输电线路单端故障测距的有限延拓方法，其特征在于：首先，由上级线路量测端高速采集装置获取量测端故障电流行波数据；其次，利用相邻健全线路电流行波和波阻抗来构造电压行波，并采用构造电压行波和电流行波以及贝杰龙线路传递方程计算沿线电压和电流；再次，根据方向行波公式计算正向行波和反向行波，并在两个相继行波分析时窗内，沿最长线路计算测距函数；最后根据测距函数沿线分布的突变点，得到故障距离；具体步骤为：第一步、读取行波数据：由高速采集装置获得的量测端故障电流行波数据，并截取故障初始行波到达前l'/(2v)时窗长度和故障初始行波到达后l'/v时窗长度，即总共1.5l/v时窗长度的行波数据，其中l'＝max(l1,l)；第二步、利用相邻健全线路电流行波和波阻抗来构造电压行波，即：uM＝ik×Zc  (1)式中，uM为量测端电压，ik为最长健全线路量测端电流，Zc为线路波阻抗；第三步、计算方向行波沿线路分布：若本级线路长度l1小于下级线路长度l，利用贝杰龙公式计算在行波观测时窗[t0,t0+l/(2v)]和[t0+l/(2v),t0+l/v]内的方向行波沿线分布；若本级线路长度l1大于下级线路长度l，利用贝杰龙公式计算在行波观测时窗[t0,t0+l1/(2v)]和[t0+l1/(2v),t0+l1/v]内的方向行波沿线分布，即：式中，下标s表示模量，s＝1,2，uM,s为量测端线模电压，iM,s为量测端线模电流，x为离开量测端的距离，rs单位长度的线模电阻，Zc,s为线模波阻抗，vs为线模波速度；第四步、计算正向行波与反向行波：正向电压行波为：u+x,s＝(ux,s+Zc,six,s)/2  (4)反向电压行波为：u‑x,s＝(ux,s‑Zc,six,s)/2  (5)式中，u+x,s为距离量测端x处的正向行波，u‑x,s为距离量测端为x处的反向行波，ux,s为距离量测端x处的电压行波，ix,s为距离量测端x处的电流行波；第五步、采用式(4)和式(5)提取正向行波和反行波的突变：首先，采用差分运算得到和为正向行波的差分结果，为反向行波的差分结果，Δt为采样间隔；其次，计算差分结果cdif在一段时间的能量S2u(x,t)，即：式中，为正向行波在一段时间内的能量，为反向行波在一段时间内的能量；第六步、构造测距函数：在[t0,t0+l'/(2v)]和[t0+l'/(2v),t0+l'/v]，l'＝max(l1,l)，行波分析时窗内，计算测距函数，即：t1,t2为积分上、下限；第七步、确定故障距离：首先计算[t0,t0+l'/(2v)]和[t0+l'/(2v),t0+l'/v]两个相继时窗内的测距函数fuI(x)和fuII(x)沿线分布的突变点，并记[t0,t0+l'/(2v)]时窗内测距函数沿线的突变点fuI(x)＝[xI1,xI2,……]，[t0+l'/(2v),t0+l'/v]时窗内的测距函数的沿线的突变点fuII(x)＝[xII1,xII2,……]；若fuI(x)和fuII(x)存在一对有突变点满足x*I+x*II＝l；若x*I的极性为负，则故障距离M端x*I，若x*I的极性为正，则故障距离M端x*II；其中，t0为故障初始行波到达时刻。