一種鏈式網絡的區外故障測距延拓方法與流程

本發明涉及一種鏈式網絡的區外故障測距延拓方法，屬電力系統繼電保護技術領域。

背景技術：

輸電線路發生故障后快速、準確地確定線路故障位置，有助于減輕現場運維人員的巡線負擔，縮短故障修復時間，減少系統停電損失，有效保證電力系統運行的穩定運行。

現行的故障測距方法主要有故障分析法、阻抗法和行波法。行波法是利用故障行波在母線與故障點之間的傳播時間來測定故障距離，其測距精度較高，適用范圍較廣。當線路發生故障后行波測距裝置能夠對所監測的各條線路進行測距，然而對于鏈式網絡，若在輸電線路的各端均裝設行波測距裝置，對鏈式網的所有線路利用單端法或雙端法進行故障定位，勢必增加測距成本，還將不可避免受到兩種測距方法局限性的影響。因此，急需探索一種針對鏈式網的行波測距范圍延拓方法，通過一臺行波測距裝置獲得的線路區外故障初始波頭以及故障點反射波波頭實現對鏈式網的準確測距。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提出一種鏈式網絡的區外故障測距延拓方法，在鏈式網絡的一端裝設行波測距裝置采集量測端獲得的下級線路故障時的故障初始行波和故障點反射波，通過行波測距理論以及經驗波速進行故障定位，克服鏈式輸電線路未被監測線路的故障測距困難和雙端行波法運行成本高的缺點。

本發明的技術方案是：一種鏈式網絡的區外故障測距延拓方法，三端組成的鏈式網絡中，線路MN為電纜，線路NP為架空線，僅有與母線M相連的變電站內安裝行波測距裝置，當未被行波測距裝置監測的輸電線路NP發生故障后，利用行波測距裝置采集健全線路MN中靠近母線M側量測端TA₁的電流行波，并分別記錄故障初始行波和故障點反射波通過健全線路MN傳播到TA₁的時間，再求其時間差Δt，最后結合測距理論以及經驗波速計算故障距離l_f。

具體步驟為：

(1)故障波頭時間的確定：三端組成的鏈式網絡中，線路MN為電纜，線路NP為架空線，僅有與母線M相連的變電站內安裝行波測距裝置，當未被行波測距裝置監測的輸電線路NP發生故障后，故障初始行波到達母線N后發生透射和反射，透射行波沿健全線路MN繼續傳播，反射行波到達故障點后又發生反射并經母線N透射到健全線路MN上，因此健全線路MN的量測端TA₁能感受到來自故障點的初始行波和故障點反射波，根據電流行波圖找出故障初始行波到達母線N端并經母線N透射到健全線路MN后，量測端TA₁獲得的故障波頭 時間，記為t₁；故障點反射波經母線N透射到健全線路MN時，量測端TA₁獲得的故障波頭時間記為t₂；

(2)故障波頭時間差的求取：根據(1)中找出的兩次故障首波頭的時間t₁，t₂，求取時間差為Δt＝t₁-t₂；

(3)故障定位：按照公式l_f＝v·Δt/2或者l_f＝l-v·Δt/2進行故障位置的計算；

其中，l為健全線路MN的長度；l_f為故障點距離母線N的距離；v為波速。

本發明的原理是：

1、故障波頭時間差的求取

對由三個變電站組成的鏈式網絡，線路MM為電纜，線路NP為架空線，僅有與母線M相連的變電站內安裝行波測距裝置，當未被行波測距裝置監測的輸電線路NP發生故障后，故障初始行波到達母線N后發生透射和反射，透射行波沿健全線路MN繼續傳播，反射行波到達故障點后又發生反射并經母線N透射到健全線路MN上，因此健全線路MN的量測端TA₁能感受到來自故障點的初始行波和故障點反射波，根據電流行波圖找出故障初始行波到達母線N端并經母線N透射到健全線路MN后，量測端TA₁獲得的故障波頭時間，記為t₁；故障點反射波經母線N透射到健全線路MN時，量測端TA₁獲得的故障波頭時間記為t₂，求取其時間差為：

Δt＝t₁-t₂ (1)

式(1)中,t₁為量測端TA₁獲得的故障初始行波到達母線N端并經母線N透射到健全線路MN的故障波頭時間；t₂為量測端TA₁獲得的故障點反射波到達母線N端并經母線N透射到健全線路MN后量測端TA₁獲得的故障波頭時間。

2、鏈式網絡的故障定位：

根據公式(2)計算故障距離。

l_f＝v·Δt/2 (2)

l_f＝l-v·Δt/2 (3)

式中，l為健全線路MN的長度；l_f為故障點距離母線N的距離；v為波速。

本發明的有益效果是：本方法只需在鏈式網絡的一端安裝檢測設備，克服了未被監測線路的故障測距困難和雙端行波法運行成本高的缺點，降低了建設成本；此外，此方法不受故障瞬時性以及故障電阻變化等因素的影響，測距結果準確可靠。

附圖說明

圖1為本發明實施例1、實施例2、實施例3的鏈式網結構圖；

圖2為本發明實施例1線路NP故障時TA₁檢測到的電流行波圖；

圖3為本發明實施例2線路NP故障時TA₁檢測到的電流行波圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明作進一步說明。

一種鏈式網絡的區外故障測距延拓方法，三端組成的鏈式網絡中，線路MN為電纜，線路NP為架空線，僅有與母線M相連的變電站內安裝行波測距裝置，當未被行波測距裝置監測的輸電線路NP發生故障后，利用行波測距裝置采集健全線路MN中靠近母線M側量測端TA₁的電流行波，并分別記錄故障初始行波和故障點反射波通過健全線路MN傳播到TA₁的時間，再求其時間差Δt，最后結合測距理論以及經驗波速計算故障距離l_f。

具體步驟為：

(1)故障波頭時間的確定：三端組成的鏈式網絡中，線路MN為電纜，線路NP為架空線，僅有與母線M相連的變電站內安裝行波測距裝置，當未被行波測距裝置監測的輸電線路NP發生故障后，故障初始行波到達母線N后發生透射和反射，透射行波沿健全線路MN繼續傳播，反射行波到達故障點后又發生反射并經母線N透射到健全線路MN上，因此健全線路MN的量測端TA₁能感受到來自故障點的初始行波和故障點反射波，根據電流行波圖找出故障初始行波到達母線N端并經母線N透射到健全線路MN后，量測端TA₁獲得的故障波頭時間，記為t₁；故障點反射波經母線N透射到健全線路MN時，量測端TA₁獲得的故障波頭時間記為t₂；

(2)故障波頭時間差的求取：根據(1)中找出的兩次故障首波頭的時間t₁，t₂，求取時間差為Δt＝t₁-t₂；

(3)故障定位：按照公式l_f＝v·Δt/2或者l_f＝l-v·Δt/2進行故障位置的計算；

其中，l為健全線路MN的長度；l_f為故障點距離母線N的距離；v為波速。

實施例1：

如圖1所示的由三個變電站M、N、P組成的鏈式網絡，且各條線路長度分別為：健全線路MN的長度l＝10km，故障線路NP＝90km。假設線路NP距離母線N端55km處發生A相接地故障，故障初始角為120°，過渡電阻為10Ω，采樣率為1MHz。

根據圖2所示的電流行波圖找出故障波頭對應的時間為t₁＝0.213867s，t₂＝0.216270s；求故障波頭時間差Δt＝t₂-t₁＝0.002403s，v取為經驗波速，大小為2.98×10⁸m/s；最后利用公式(3)計算故障距離l_f＝l-v·Δt/2＝54.2km，在誤差范圍內滿足要求。

實施例2：

如圖1所示的由三個變電站M、N、P組成的鏈式網絡，且各條線路長度分別為：健全線路MN的長度l＝10km，故障線路NP＝90km。假設線路NP距離母線N端20km處發生A 相接地故障，故障初始角為90°，過渡電阻為10Ω，采樣率為1MHz。

根據圖3所示的電流行波圖找出故障波頭對應的時間為t₁＝0.208068s，t₂＝0.209440s；求故障波頭時間差Δt＝t₁-t₂＝0.000668s，v取為經驗波速，大小為2.98×10⁸m/s；最后利用公式(2)計算故障距離l_f＝v·Δt/2＝20.44km，在誤差范圍內滿足要求。

以上結合附圖對本發明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。