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专利号: 2018107562493
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种末端连接短线路的输电线路故障测距方法,其特征在于,包括依次执行的步骤(1)至(7):(1)在输电线路的首端、中点和末端分别设置一个测量点,记首端、中点、末端的测量点分别为Ps、Ph、Pr;假设故障发生在F1点,在输电线路的保护装置动作后,分别利用测量点Ps、Ph、Pr处安装的电流互感器提取电流行波信号,然后对提取的电流行波信号进行相模变换,得到相应的线模电流行波信号和零模电流行波信号;

(2)获取各测量点处线模、零模电流行波首波头的到达时刻,记测量点Ps处线模、零模电流行波首波头的到达时间差为Δts_F1,测量点Pr处线模、零模电流行波首波头的到达时间差为Δtr_F1;

(3)根据步骤(2)的计算结果,计算Δts_F1和Δtr_F1差值的绝对值ΔtF1:ΔtF1=|Δts_F1-Δr_F1|

(4)当故障发生在短线路中任意点F2时,计算理论上测量点Ps和Pr处线模、零模电流行波到达时间的差值为ΔtF2:其中,v1和v0分别为线模波速和零模波速,Ls-r为输电线路的长度;

(5)确定故障发生位置,包括步骤:

(5-1)判断ΔtF1与ΔtF2是否满足公式:|AtF1-ΔtF2|<δ

其中,δ为预先设定的阈值;

若满足,则判定故障发生在输电线路,执行步骤(5-3),否则执行步骤(5-2);

(5-2)判断测量点Ps和Pr测得的线模行波初始波头极性关系是否满足:Ws=-Wr

其中,Ws和Wr分别表示测量点Ps和Pr处的线模电流行波首波头极性因子;若满足,则判定故障发生在输电线路,转入步骤(5-3);若不满足,则判定故障发生在短线路,所述故障测距方法结束;

(5-3)当判断出故障发生在输电线路上时,计算Δts_F1和Δtr_F1的比值,根据计算结果判断故障区段:

2.根据权利要求1所述一种末端连接短线路的输电线路故障测距方法,其特征在于,在当判断出故障发生在输电线路上后,根据步骤(5)的计算结果进行故障精确测距,包括步骤:(a)记Ln-s和Lm-r分别为输电线路首端和末端所连接短线路中最短的线路长度,判断是否满足Ln-s≤Lm-r;若是,则转入步骤(b),否则,转入步骤(c);

(b)当故障发生在前半段线路时,故障精确测距方程如下:其中,xest为故障发生位置距离传输线路首端母线Bs的距离;ε为一个小的正数;ts、th和tr分别为测量点Ps、Ph和Pr处测得的线模电流行波前两个波头到达的时间差;

当故障发生在后半段线路时,故障精确测距方程如下:(c)当故障发生在前半段线路时,故障精确测距方程如下:当故障发生在后半段线路时,故障精确测距方程如下:

3.根据权利要求2所述的一种末端连接短线路的输电线路故障测距方法,其特征在于,所述步骤(2)中通过Teager能量算子和离散小波变换相结合的波头识别方法得到各测量点处线模、零模电流行波首波头的到达时刻,包括步骤:①获取测量点处的线模电流行波信号;

②采用db6小波,对所获得线模电流行波信号进行4层小波分解,提取d1层细节系数;

③采用同样的母小波对d1层细节系数进行小波重构,得到相应的重构细节系数,记为:d[j]=[d1,d2,...,dk],其中j为原始线模电压行波信号的长度;

④计算该重构系数的Teager能量向量Te:

Te([d[j]])=d[j]2-d[j-1]·d[j+1]在向量Te中,最大值元素对应的时刻即为首波头到达时刻T1,第二个局部极大值元素对应的时刻即为第二个波头到达时刻T2。

4.根据权利要求3所述的一种末端连接短线路的输电线路故障测距方法,其特征在于,所述步骤(5)中,阈值δ的取值由下式和采样精度计算:

5.根据权利要求4所述的一种末端连接短线路的输电线路故障测距方法,其特征在于,所述步骤(5)中,电流行波首波头极性因子的计算步骤如下:①获取输电线路首末端线模电流行波信号;

②以线模电流行波首波头到达时刻T1为起始时刻,向后取Ns个数据窗长度的信号作为原始行波首波头信号;

⑧记取得的线路首端和末端线模电流行波首波头信号分别为Is(k)和Ir(k)(k=1,

2,...,Ns);计算参考信号Iref(k)为:其中,e(k)为与Is(k)或Ir(k)长度相同的单位向量;

④计算Iref(k)相应的差值信号:

其中,Isd(k)或Ird(k)分别为线路首端和末端线模电流行波首波头差值信号;

⑤计算相应测点的线模电流行波首波头极性因子:

其中,w为相应测点的极性因子;Id(k)为相应测点的差值信号;sign()为符号函数。

6.根据权利要求5所述的一种末端连接短线路的输电线路故障测距方法,其特征在于:所述ε取采样频率1MHz下的最小采样间隔1μs。