[发明专利]一种基于单端电气量及暂态行波综合特征分析的混合线路故障点定位方法

说明书

本发明属于电力系统继电保护领域，公开了一种基于单端电气量及暂态行波综合特征分析的混合线路故障点定位方法，主要包括步骤1，相模变换；2，查找故障初始时刻；步骤3，提取初始时刻后定时窗数据；步骤4，在定时窗内搜索故障点反射波及分界点反射波；步骤5，判断反射波性质。当电缆‑架空线混合线路故障后，通过单端暂态电压、电流行波的故障点反射波、分界点一次、二次反射波的综合特征识别及对比，快速判断故障点位于架空线段或电缆段，用于辅助线路重合闸投切决策。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于单端电气量及暂态行波综合特征分析的混合线路故障点定位方法。

背景技术

电缆-架空线混合线路在城市电网中得到了广泛应用，但对继电保护和重合闸配置比单一架空线路提出了更高的要求。由于架空线故障多为瞬时故障，绝缘可恢复，而电缆故障多为永久故障，重合闸的投入会导致故障后的二次冲击。为保证电缆安全，相当数量的电缆-架空线混合线路重合闸未投入，因此瞬时性故障也将造成整条线路长时间停电，这就降低了供电可靠性。

为提高混合线路供电可靠性及安全性，混合线路重合闸应具备自适应功能，即：故障点位于架空线段时自动投入重合闸，电缆线路故障则闭锁重合闸，而混合线路区间定位则是自适应重合闸的基础。

国内外多个研究单位在混合线路区间定位领域开展了相关研究工作，提出的方案主要包括以下三个：行波测距、距离元件以及加装互感器及保护装置，其原理如下：

(1)基于行波测距的区间定位：在线路两侧安装行波测距装置，通过双端行波测距判断故障点位置，结合线路结构实现区间定位。

(2)基于距离元件的重合闸配合：在线路保护上设两段距离保护元件，其中一段距离整定为母线至分界点的电缆段，另一段则整定为母线至分界点的架空线段，通过不同的阻抗段的配合来识别故障区段。

(3)加装互感器及保护装置的区间定位：在电缆—架空线路分界点处加装电流互感器及光纤电流差动保护，故障发生时，差动保护可以精确判断故障区段，从而实现电缆段故障闭锁重合闸，架空线段故障起动重合闸的要求。

目前，上述混合线路区间定位方法受技术、成本限制均未取得广泛应用。基于距离元件的混合线路区间定位技术实现简单，但技术上难以克服互感器、线路参数导致的误差，且受过渡电阻影响较大。基于行波原理及加装互感器的混合线路区间定位方法优点在于算法理论精度较高，但需要双端装置配合以及GPS和光纤通信的支持，一方面成本较高，另一方面对于数量众多的中低电压等级混合线路而言，基本上不具备现场实施条件。同时，依靠通讯配合的区间定位方法也很难满足与重合闸配合的时间要求。

因此，本发明提出了一种基于单端电气量及暂态行波综合特征分析的混合线路故障点定位方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于单端电气量及暂态行波综合特征分析的混合线路故障点定位方法，当电缆-架空线混合线路故障后，通过单端暂态电压、电流行波的故障点反射波、分界点一次、二次反射波的综合特征识别及对比，快速判断故障点位于架空线段或电缆段，用于辅助线路重合闸投切决策。

本发明提供了一种基于单端电气量及暂态行波综合特征分析的混合线路故障点定位方法，主要包括如下步骤：

步骤1，基于单端电气量进行相模变换，减少暂态行波相间耦合对区间定位的影响；

步骤2，利用小波变换检测暂态电压、电流行波信号突变点，作为故障初始时刻；

步骤3，提取电压、电流行波故障初始时刻后定时窗数据，时间窗的大小由电缆长度确定；

步骤4，在定时窗内搜索所有电压/电流同极性、幅值接近的反射波头，以电压/电流行波初始波头为基准，计算各反射与初始波头相对值u_xf和i_xf；