[发明专利]一种针对强故障的基于故障电压初始行波幅值比较的D型线缆混合线路故障区段判别的方法

说明书

技术领域

本发明一种针对强故障的基于故障电压初始行波幅值比较的D型线缆混合线路故障区段判别的方法，属于电力系统故障定位技术领域。

背景技术

随着电网中架空线-电缆-架空线混合线路越来越多，混合线路发生强故障后，如何迅速准确地确定故障区段成为摆在学者面前的一道难题。架空线路故障一般是瞬时性故障，启动重合闸装置对于电力系统的安全稳定和经济运行有着十分重要的作用；而对于电缆故障，一般是永久故障，故障后启动重合闸会对电缆产生再次损伤，不需要实现故障后重合闸操作。对于混合线路可能出现架空线路故障误闭锁重合闸或电缆线路故障误启动重合闸的情况，因此，混合线路发生强故障后，对故障区段进行判别是非常有必要的。此外，由于架空线路和电缆线路的参数不同，故障行波在线路上的传播速度不同，加之会在线缆连接点产生折反射，若不进行故障区段的判别，传统的行波故障定位方法将不再适用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为解决架空线-电缆-架空线混合线路故障区段的判别问题，本发明提出了一种针对强故障的基于故障电压初始行波幅值比较的D型线缆混合线路故障区段判别的方法。

本发明的技术方案是：一种针对强故障的基于故障电压初始行波幅值比较的D型线缆混合线路故障区段判别的方法，当D型线缆混合线路发生强故障时，提取故障前后首末两端短时窗内的故障电压数据并进行相模变换，得到                                                模分量；对两侧模分量进行小波变换，得到对应的模极大值；选取首端与末端故障初始行波模极大值的比值作为判据特征量，通过比较判据特征量和预先设置阀值的大小，进行D型线缆混合线路故障区段的判别。

本发明所述方法具体步骤如下：

（1）D型线缆混合线路发生强故障后，分别截取线路首端和末端故障前后短时窗内的各相暂态电压波形，并进行相模变换；

（2）选取三次B样条小波作为小波基函数，对两侧模分量进行小波变换，得到对应的模极大值；

（3）利用相应模极大值的大小来表征故障电压初始行波的幅值，设在线路首端测得的故障电压初始行波对应的模极大值为，在线路末端测得的故障电压初始行波对应的模极大值为；

（4）选取首端和末端故障初始行波模极大值的比值作为判据特征量，通过仿真实验，设置阀值k_set1和k_set2，将判据特征量k与阀值相比较，进行D型线缆混合线路故障区段判别：

    若k>k_set2，则可以判别为是首端架空线故障；

若k_set1<k< k_set2，则可以判别为是电缆故障；

若k<k_set1，则可以判别为是末端架空线故障。

测量D型线缆混合输电线路两端故障电压行波时，数据采样时间长度为2ms，采样频率为1MHz。

本发明的原理是：

1 、D型线缆混合线路不同区段发生故障，故障电压行波的折反射情况

如图5所示，D型线缆混合线路电缆段F点发生强故障，设故障电压初始行波为，线缆连接点P、Q处的折射系数分别为和,则M、N量测端测得的故障电压行波分别为=2，=2。其中，,,为架空线路波阻抗，为电缆波阻抗。令k=，将上式代入可得k=1，由于故障电压行波在实际线路上传播时会发生衰减和畸变，故k的值随着故障位置的不同会在1附近摆动。

如图6所示，D型线缆混合线路首端架空线F点发生强故障，设故障电压初始行波为，线缆连接点P、Q处的折射系数分别为和,则M、N量测端测得的故障电压行波分别为=2，=2。其中，,,为架空线路波阻抗，为电缆波阻抗。令k=，将上式代入可得k=>>1，由于N量测端测得的故障电压行波经过电缆，发生更加严重的衰减和畸变，使其幅值变得更小，则k变得更大。

如图7所示，D型线缆混合线路末端架空线F点发生强故障，设故障电压初始行波为，线缆连接点P、Q处的折射系数分别为和,则M、N量测端测得的故障电压行波分别为=2，=2。其中，,,为架空线路波阻抗，为电缆波阻抗。令k=，将上式代入可得k=<<1，由于M量测端测得的故障电压行波经过电缆，发生更加严重的衰减和畸变，使其幅值变得更小，则k变得更小。

2、小波变换的奇异性检测理论