[发明专利]一种高适应性输电线路故障测距方法及系统

说明书

本发明提供了一种高适应性输电线路故障测距方法及系统，包括：提取输电线路故障后的三相电流，对所述三相电流进行模量变换得到线模量；对线模量进行多尺度变换，定位输电线路两端的故障初始时刻；根据输电线路两端的故障初始时刻计算时延；根据小波变换尺度和所述时延确定输电线路两端的正向互相关序列和反向互相关序列；根据输电线路两端的正向互相关序列和反向互相关序列识别故障点反射波和/或母线反射波；根据识别出的故障点反射波和/或母线反射波进行故障测距计算。本发明提供的技术方案，通过线路两端数据的时频相关性提高故障点/母线反射波的识别成功率，在此基础上对线路长度、授时误差进行修正，提高了故障测距的适应性及精度。

技术领域

本发明属于输电线路故障测距领域，具体涉及一种高适应性输电线路故障测距方法及系统。

背景技术

输电线路发生故障后，无论线路是否成功重合，都需要巡线人员查找故障点，根据故障造成的损坏程度判断是否需要停电检修以消除隐患，因此，输电线路故障点的精确定位(一般也称为故障测距)是保障电网安全的一项重要环节。根据原理不同现有的输电线路故障测距可分为：阻抗法、行波法及故障分析法等。上世纪90年代以来，基于行波原理的输电线路故障测距装置在国内电力系统获得广泛应用，实际运行经验表明：相对于阻抗法、故障分析法等，行波故障测距在精度及可靠性方面较好地满足了用户要求。

根据采用电气量的不同，行波故障测距又分为单端法、双端法、脉冲法等，现场实际应用的基本为双端法。双端法利用故障产生的初始行波信号，通过计算故障初始行波到达线路两端时间差来计算故障位置，按下式计算故障距离l₁：

上式中；t₁、t₂分别为行波到达线路两端的绝对时间，L为线路全长，v为行波传播速度。双端行波法具有原理简单可靠的特点，但在实际工程中也存在以下影响其测距精度的因素：(1)两端授时装置误差：1us的授时误差会导致约150m的测距误差。对于已投运装置，两端授时误差是故障测距失败的最主要原因之一，为此导致的故障测距失败案例接近30％。此外，在实际工程中，当线路两端采用不同授时厂家系统时，两端装置往往存在几微秒的固定授时误差。在直流输电工程中，人工短路试验期间，两侧授时装置存在约3us的固定授时误差，即可导致约400米的固定测距误差。(2)线路长度误差：1km长的线路误差会可导致约0.5km的固定测距误差。在实际工程中，现场情况比较复杂，设计、运营单位往往根据地理位置估算线路长度，而施工单位普遍根据耗材计算线路长度，两者往往存在差异。此外，季节性温度变化导致的弧垂不同也会影响线路长度。例如在近600km长的直流输电工程中，施工单位的实测线路长度与设计长度间的差可达4km，有时甚至达20km，这对测距精度造成了较大影响，一般而言，两者间的差在3％以内。(3)线路结构误差：线路结构误差会影响故障测距装置的波速设定。有些地方的电网建设中，对已有线路改扩建情况较为普遍，在改扩建过程中经常出现将线路单回线改为双回线等变更线路结构。传统行波测距方法中往往根据线路结构估算波速，线路结构变化导致波速变化从而产生额外的误差。以220kV线路为例，单回线、双回线存在约3％的速度误差，波速对测距精度影响与故障点位置、线路长度相关，当故障点位于线路两端时，波速误差影响最大化，以100km线路为例，极限影响约在1.5km左右。(4)站内信号线缆长度误差：与暂态行波在线路上传输类似，CT/PT二次侧信号在站内信号电缆传输过程中也存在时延。早期故障测距装置均安装在站内二次小室内，两侧信号时延接近，对测距精度影响较小。随着二次装置就地化的发展，部分线路一侧装置安装在二次小室内，而对侧装置就地化安装，二次信号传输时延就对测距精度造成影响，300m左右信号电缆传输时延约为2us，会导致额外300米测距误差。