[发明专利]基于线模电压行波幅值衰减特性的半波长输电线路非同步故障定位方法

说明书

本发明公开了一种基于线模电压行波幅值衰减特性的半波长输电线路非同步故障定位方法，基于线模电压行波在半波长输电线路上传播时高频分量的幅值衰减规律，提出将单端行波测距与行波衰减特性相结合的半波长输电线路非同步故障定位方案，其核心思想为：故障发生后，首先粗略估计故障位置，然后根据线模电压行波幅值衰减程度，选择相应的故障测距方法进行定位。本发明将基于线模电压行波传播时幅值的衰减特性测距原理和单端测距原理相结合进行半波长输电线路故障定位，充分发挥了两种测距方法的优势。本发明无需各测量点精确同步，具有较高的工程实践意义。

技术领域

本发明涉及一种利用线模电压行波首波头高频分量幅值特性的半波长输电线路故障定位方法。

背景技术

半波长输电半波长交流输电作为一种超长距离的交流输电方式，与常规交流输电相比，具有无需安装无功补偿设备、输送能力强、经济性好等优势。由于半波长输电线路输电距离长，故障发生后行波色散和衰减显著，因此利用传统行波测距方法误差很大。

目前，输电线路行波测距主要有单端法和双端法，单端法无需同步，但是需要检测多个波头到达时刻。双端法需要同步，但是只需要检测首波头到达时刻。无论是哪种测距方法，直接用在半波长输电线路上进行故障定位的话，误差较大(最大可达2％左右)。因此，研究可靠性好，定位精度高，非同步测量的半波长输电线路故障定位方法十分必要。

发明内容

发明目的：为了解决目前行波法半波长输电线路故障定位存在的问题，本发明提出一种基于线模电压行波幅值衰减特性的半波长输电线路非同步故障定位方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于线模电压行波幅值衰减特性的半波长输电线路非同步故障定位方法，包括如下步骤：

(1)以A、B和C点分别表示半波长输电线路首末两端及中点的测量点，F表示故障点；半波长输电线路发生故障后，分别提取首端A点、末端B点和中点C点原始电压行波信号，然后对其进行相模变换，获得原始线模电压行波信号，分别记做其中下标表示A点、B点和C点，上标(1)表示线模；

(2)获取A点、B点和C点测得的各原始线模电压行波信号不同数据窗长度的首波头信号中多个不同频率分量的信号分量的幅值；同时，利用下式求取任意频率f_n下线模电压行波幅值衰减常数α_n：

其中Z_n＝R_n+jω_nL和Y_n＝G_n+jω_nC分别为频率f_n下线路的线模阻抗和导纳；j为虚数单位；R_n和G_n分别为频率f_n下线路的线模电阻和电导；L和C分别为线路的工频线模电感和电容；ω_n＝2πf_n为相应的角频率；下标n代表所有电气量都在频率f_n下取得；

(3)利用A点和B点测得的线模电压行波信号在信号数据窗长度为82的首波头信号中频率为ω_i＝22.727kHz的信号幅值和带入下式计算其幅值比K_AB：

式中，x代表距离变量，i代表该量在频率ω_i下取得。

(4)判断K_AB与1的大小，确定故障区段：若K_AB>1，则故障发生在前半段线路上，转至步骤(5)；若K_AB<1，则故障发生在后半段线路上，转至步骤(10)；若K_AB＝1，故障发生在线路中点，故障距离为1500km；