[发明专利]一种三角环网的故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是一种针对三角环网增加利用故障行波沿健全线路形成的回路到达另一电流互感器所产生的信息实现双端行波测距的方法。

背景技术

电网发生故障后进行故障测距可以减轻人工巡线工作量，缩短故障修复时间、提高供电可靠性、减少停电损失以及及时发现造成线路瞬时故障的绝缘薄弱点、线路走廊下树支等事故隐患并尽早加以处理，防止故障的再一次发生。现行的故障测距方法包括故障分析法、阻抗法和行波法。故障分析法是根据故障时的电压或电流录波图来估算故障距离，阻抗法则通过测量阻抗计算故障距离，而行波法的核心是测量行波在母线与故障点之间的传播时间来计算线路故障距离。行波测距一般可分为单端行波测距和双端行波测距两类，单端行波测距不需要GPS实现数据的同步，也不需要进行两端数据通讯，其成本是双端行波测距成本的一半，由于行波的极性和幅值是行波的主要特征，对于结构复杂的电网，行波波形的分析十分困难可靠性变差。而双端行波测距只要求两母线端精确检测第一个行波波头到达的时刻，因此该方法受过渡电阻电弧特性、系统运行方式、线路分布电容以及负荷电流的影响较小，较单端法而言有更高的可靠性。

三角环网是一种较为复杂的电网结构，由三条输电线路和三组母线以三角形的形式组成，若按单端法进行行波测距，由于行波在故障点和母线端反复进行折反射，反映到测量端时间轴上的各种性质的行波波头交错排列，给故障点反射波到达时刻的标定带来了巨大困难，测距可靠性难以保证。若采用常规的双端法进行行波测距，则需安装6组电流互感器，且要严格保证对应两组电流互感器数据采集的同步性和数据通讯的可靠性，极大增加了行波测距的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种三角环网的故障测距方法，在靠近母线端的的两输电线上分别安装一组电流互感器，互感器均能检测到来自故障点的行波并满足双端行波测距条件，通过小波变换和双端行波测距公式，实现对波头性质的识别和故障距离的计算，克服对于三角环网单端行波法故障点反射波波头到达时刻标定困难和双端行波法运行成本高的问题。

本发明三角环网的故障测距方法是：在三条输电线路和三组母线组成的三角环网中，出自同一母线的两输电线上靠近该母线端分别安装一组电流互感器                                               和，当三条输电线路中任意一条发生接地故障时，均将所在的线路端视为始端，将所在的线路端视为末端，将故障线路和健全线路长度之和的线路视为“被检测线路”，电流互感器和均能检测到来自故障点的行波并满足双端行波测距条件，通过小波变换和双端行波测距公式，实现对波头性质的识别和故障距离的计算。具体步骤如下：

A、在三角环网的输电线路和上靠近母线M端分别安装一组电流互感器，并分别记为和；

B、当构成三角环网的某一根输电线路发生接地故障后，通过电流互感器和检测并记录故障电流行波；

C、将所在的线路端视为始端，所在的线路端视为末端，将故障线路和健全线路长度之和的线路视为“被检测线路”，于是和检测到的故障电流行波数据为“被检测线路”双端行波测距所需要的数据；

D、利用小波变换对和检测到的故障电流行波数据进行模极大值求解，根据幅值和极性进行对比分析，判断行波波头的性质，确定故障电流行波波头到达和的时刻和；

E、选择合理的行波传播速度，利用输电线路双端行波测距公式

                                           （7）

                 或                      （8）

计算出故障距离；式中，为故障距离（故障点距离端的线路长度），为构成三角环网的三条线路、和的长度和，为故障初始行波到达的时刻，为故障初始行波到达的时刻。时，适用（7）式；时，适用（8）式。

在图1所示的三角环网中，接地故障可能分别发生在输电电路、或上，在输电线路和上靠近母线M端分别安装一组电流互感器，分别记为和。线路故障、线路故障和线路故障三种情况下的行波故障测距原理如下：

1、线路故障

检测到的故障初始电流行波为：

                      （1）

式中，为电压行波在母线M处的反射系数，为故障等效激励电压，为线路特征阻抗，为行波在测量端到故障点线路间传播常数，为故障点到测量端的线路长度。

检测到的故障初始电流行波的透射波为：