[发明专利]基于行波多尺度信息的输电线路故障单端定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中输电线路故障单端定位方法。

背景技术

行波故障定位方法具有定位准确性高、可靠性高、稳定性好以及受故障电阻的影响小等优点，因此行波法是目前的主流故障定位方法之一。而单端行波故障定位方法与双端行波故障定位方法相比，不需通信通道和信号同步，不仅降低了定位系统的成本并提高了其可靠性。

目前，影响单端行波故障定位方法准确性的主要因素是故障行波的传播速度与行波波头到达时刻的确定。

现有行波故障定位方法中将故障行波的传播速度取为一固定值，而在实际输电线路中，不同频率的故障行波其传播速度不同，同时不同频率的行波沿输电线路传播时的衰减程度也不同，频率越高的行波其衰减越大，加之行波在母线及故障点的折反射现象，第2个行波波头的频率成分与第1个行波波头的频率成分相比将发生明显的变化，故第2个行波波头与第1个行波波头的传播速度也将不同，因此传统行波故障定位方法中将行波的传播速度取为一定值将增大故障定位的误差、降低定位准确性。

另一方面，故障行波信号为一具有突变性的非平稳信号，对行波波头到达时刻的准确确定即准确检测行波信号在时域的突变点，也是能够准确进行故障定位的关键。行波故障定位方法中小波变换的应用能够较好地确定行波波头的到达时间，但在目前的故障定位方法中仅在最小的小波分解尺度上(即利用行波中的最高频率分量)确定行波波头的到达时刻，而在实际输电线路故障时，由于行波波头频率成分在传播过程中发生变化，第2个行波波头的频率分量中并不一定包含第1个行波波头的最高频率分量，因此仅在一个分解尺度上确定行波波头的到达时刻将带来一定的误差，使故障定位的准确性降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有输电线路行波故障定位技术的不足之处，提供一种基于行波多尺度信息的输电线路故障定位方法，该方法故障定位结果准确、可靠。

本发明为解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种基于行波多尺度信息的输电线路故障单端定位方法，其步骤为：

A、数据采集与预处理

故障录波装置从输电线路以采样率Fs采集A、B、C三相的故障电流行波信号i_A(t)、i_B(t)、i_C(t)传送至故障定位装置，其中t表示采样时刻，经滤波处理后，故障定位装置根据被测输电线路的故障类型，选择相应的相作为基准相，对故障电流行波信号利用克拉克矩阵进行相模变换，得到用于故障定位的输电线路故障电流行波模信号x(t)；

B、行波波头小波模极大值提取

对故障电流行波模信号x(t)进行多层连续小波变换，小波变换的小波基的中心频率为f_c，小波变换的分解尺度为s_i，对应得到多层小波变换系数C_wi(t)，其中i＝1、2、...、n，为小波分解的层数序号；提取第1层小波变换系数C_w1(t)上第1个行波波头的模极大值Wmm1(s₁)及其对应时刻同时提取各层小波变换系数C_wi(t)上第2个行波波头的模极大值Wmm2(s_i)及其对应时刻

C、行波波头频率确定

计算B步中各小波分解尺度对应的中心频率其具体计算公式为：其中s_i为小波分解尺度；以小波分解尺度s₁对应的中心频率作为定位用的第1个行波波头的频率F₁，同时，利用信号的利普希茨指数和最小二乘法在各小波分解尺度s_i中确定出最好小波分解尺度s_best，并以该最好小波分解尺度s_best对应的中心频率作为定位用的第2个行波波头的频率F₂；

D、单端故障定位

D1、根据被测的输电线路的模型分别计算得到定位用的第1个行波波头频率F₁下的模波速度v₁和定位用的第2个行波波头频率F₂下的模波速度v₂：

首先计算模波速度矩阵V_j，