輸電線路故障方向的判斷方法和判斷裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電力系統技術領域，具體而言，涉及一種輸電線路故障方向的判斷方 法和輸電線路故障方向的判斷裝置。
【背景技術】
[0002] 目前，超、特高壓輸電線路，尤其是長距離的輸電距離具有明顯的分布參數特征。 傳統的基于工頻量的繼電保護技術容易受到輸電線路的線路分布電容、電流互感器飽和等 因素的影響，不能準確地檢測出輸電線路的故障。而基于故障暫態行波相量的繼電保護方 法，具有不受線路分布電容、系統振蕩以及電流互感器飽和的影響，在超、特高壓輸電線路 保護上具有廣闊的應用前景。
[0003] 早在20世紀70年代，基于故障暫態行波相量的保護思想就已經被提出，且有多種 故障暫態行波相量保護方法，如行波極性比較式保護方法、行波幅值比較式保護方法等。但 是，相關技術中的保護方法的原理都是基于故障暫態行波相量的初始波頭特征來實現的， 即只有在故障暫態行波相量的初始波頭處才能準確判斷故障。一旦故障暫態行波相量的初 始波頭發生丟失或者錯誤識別就會使得保護算法失效，從而導致保護誤動或者拒動。并且， 由于故障暫態行波相量的初始波頭的易逝性，基于故障暫態行波相量的初始波頭的行波判 斷輸電線路的故障的可靠性較低。
[0004] 因此，如何提升輸電線路故障判斷的準確性和可靠性成為亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明正是基于上述問題，提出了一種新的技術方案，可以有效地提升輸電線路 的故障判斷可靠性和準確性。
[0006] 有鑒于此，本發明的第一方面提出了一種輸電線路故障方向的判斷方法，包括：構 造輸電線路的三個電流故障暫態行波相量的三個電流等效行波，以及構造所述輸電線路的 三個電壓故障暫態行波相量的三個電壓等效行波；對所述三個電流等效行波和所述三個電 壓等效行波進行積分，得到所述三個電流等效行波的積分值和所述三個電壓等效行波的積 分值；將所述三個電流等效行波的積分值的極性與所述三個電壓等效行波的積分值的極性 進行比較；根據比較結果判斷所述輸電線路的故障方向。
[0007] 在該技術方案中，通過構造三個電流等效行波和三個電壓等效行波，并對三個電 流等效行波和三個電壓等效行波進行積分，進一步地，將三個電流等效行波和三個電壓等 效行波積分后得到的積分值進行比較，從而可以根據比較結果判斷輸電線路的故障方向， 因此，通過上述技術方案，可以比較準確地判斷輸電線路的故障方向，同時避免了通過相關 技術中的基于故障行波的初始波頭特征來判斷輸電線路故障的不穩定性，從而有效地提升 了輸電線路的故障檢測可靠性。
[0008] 在上述技術方案中，優選地，所述根據比較結果判斷所述輸電線路的故障方向的 步驟，具體包括：若所述三個電流等效行波中的任一電流等效行波的積分值的極性與所述 三個電壓等效行波中的任一電壓等效行波的積分值的極性相反，判定所述輸電線路的故障 方向為正向故障，否則，判定所述輸電線路的故障方向為反向故障，其中，所述任一電壓等 效行波對應所述任一電流等效行波。
[0009] 在該技術方案中，通過對三個電流等效行波的積分值的極性與三個電壓等效行波 的積分值的極性進行比較來判斷輸電線路的故障方向，以實現輸電線路故障方向的準確判 斷
[0010] 在上述任一技術方案中，優選地，所述將所述三個電流等效行波的積分值的極性 與所述三個電壓等效行波的積分值的極性進行比較的步驟，具體包括：判斷所述任一電流 等效行波的積分值是否超過第一閾值，以及判斷所述任一電壓等效行波的積分值是否超過 第二閾值；若判定所述任一電流等效行波的積分值超過所述第一閾值，且判定所述任一電 壓等效行波的積分值超過所述第二閾值，則將所述任一電流等效行波的積分值的極性與所 述任一電壓等效行波的積分值的極性進行比較。
[0011] 在該技術方案中，通過將任一電流等效行波的積分值與第一閾值，以及任一電壓 等效行波的積分值與第二閾值進行比較，以將比較結果作為將任一電流等效行波的積分值 的極性與任一電壓等效行波的積分值的極性進行比較的先行條件，即只有在任一電流等效 行波的積分值超過第一閾值，同時任一電壓等效行波的積分值超過第二閾值時，才執行將 任一電流等效行波的積分值的極性與任一電壓等效行波的積分值的極性進行比較的步驟， 從而保證了輸電線路故障判斷的可靠性。
[0012] 在上述任一技術方案中，優選地，所述對所述三個電流等效行波和所述三個 電壓等效行波進行積分，得到所述三個電流等效行波的積分值和所述三個電壓等效 行波的積分值的步驟，具體包括：通過以下公式對所述三個電流等效行波進行積分：
.其中，in(t)表示所述三個電流等效行波中的第η個電流等效行波， Sin(t)表示所述第η個電流等效行波的積分值，t表示所述第η個電流等效行波的時間； 以及通過以下公式對所述三個電壓等效行波進行積分：
，其中， Uni(T)表示所述三個電壓等效行波中的第m個電壓等效行波，Suni(T)表示所述第m個電壓等 效行波的積分值，T表示所述第m個電壓等效行波的時間。
[0013] 在該技術方案中，通過上述公式可以比較準確地計算出三個電流等效行波和三個 電壓等效行波的積分值，進一步地提高了通過比較三個電流等效行波和三個電壓等效行波 的積分值的極性判斷輸電線路的故障方向的準確性和可靠性。
[0014] 在上述任一技術方案中，優選地，所述構造輸電線路的三個電流故障暫態行波相 量的三個電流等效行波，以及構造所述輸電線路的三個電壓故障暫態行波相量的三個電壓 等效行波的步驟，具體包括：對所述三個電流故障暫態行波相量進行相模變換，得到三個電 流故障暫態行波模量，以及對所述三個電壓故障暫態行波相量進行相模變換，得到三個電 壓故障暫態行波模量；對所述三個電流故障暫態行波模量進行小波變換，得到所述三個電 流故障暫態行波模量的模極大值，以及對所述三個電壓故障暫態行波模量進行小波變換， 得到所述三個電壓故障暫態行波模量的模極大值；根據所述三個電流故障暫態行波模量的 模極大值構造所述三個電流等效行波，以及根據所述三個電壓故障暫態行波模量的模極大 值構造所述三個電壓等效行波。
[0015] 在該技術方案中，通過將輸電線路故障行波轉換為等效行波，可以使得故障行波 的波過程的特征更加簡潔和直觀，從而能更有效地展現出故障行波豐富的特性。
[0016] 本發明的第二方面提出了一種輸電線路故障方向的判斷裝置，包括：構造單元，用 于構造輸電線路的三個電流故障暫態行波相量的三個電流等效行波，以及構造所述輸電線 路的三個電壓故障暫態行波相量的三個電壓等效行波；積分單元，用于對所述三個電流等 效行波和所述三個電壓等效行波進行積分，得到所述三個電流等效行波的積分值和所述三 個電壓等效行波的積分值；比較單元，用于將所述三個電流等效行波的積分值的極性與所 述三個電壓等效行波的積分值的極性進行比較；第一判斷單元，用于根據比較結果判斷所 述輸電線路的故障方向。
[0017] 在該技術方案中，通過構造三個電流等效行波和三個電壓等效行波，并對三個電 流等效行波和三個電壓等效行波進行積分，進一步地，將三個電流等效行波和三個電壓等 效行波積分后得到的積分值進行比較，從而可以根據比較結果判斷輸電線路的故障方向， 因此，通過上述技術方案，可以比較準確地判斷輸電線路的故障方向，同時避免了通過相關 技術中的基于故障行波的初始波頭特征來判斷輸電線路故障的不穩定性，從而有效地提升 了輸電線路的故障檢測可靠性。
[0018] 在上述任一技術方案中，優選地，所述第一判斷單元具體用于，若所述三個電流等 效行波中的任一電流等效行波的積分值的極性與所述三個電壓等效行波中的任一電壓等 效行波的積分值的極性相反，判定所述輸電線路的故障方向為正向故障，否則，判定所述輸 電線路的故障方向為反向故障，其中，所述任一電壓等效行波對應所述任一電流等效行波。
[0019] 在該技術方案中，通過對三個電流等效行波的積分值的極性與三個電壓等效行波 的積分值的極性進行比較來判斷輸電線路的故障方向，以實現輸電線路故障方向的準確判 斷。O
[0020] 在上述任一技術方案中，優選地，所述比較單元包括：第二判斷單元，判斷所述任 一電流等效行波的積分值是否超過第一閾值，以及判斷所述任一電壓等效行波的積分值是 否超過第二閾值；所述比較單元具體用于，若判定所述任一電流等效行波的積分值超過所 述第一閾值，且判定所述任一電壓等效行波的積分值超過所述第二閾值，則將所述任一電 流等效行波的積分值的極性與所述任一電壓等效行波的積分值的極性進行比較。
[0021] 在該技術方案中，通過將任一電流等效行波的積分值與第一閾值，以及任一電壓 等效行波的積分值與第二閾值進行比較，以將比較結果作為將任一電流等效行波的積分值 的極性與任一電壓等效行波的積分值的極性進行比較的先行條件，即只有在任一電流等效 行波的積分值超過第一閾值，同時任一電壓等效行波的積分值超過第二閾值時，才執行將 任一電流等效行波的積分值的極性與任一電壓等效行波的積分值的極性進行比較的步驟， 從而保證了輸電線路故障判斷的可靠性。
[0022] 在上述任一技術方案中，優選地，所述積分單元具體用于，通過以下公式對所述 三個電流等效行波進行積分
其中，in(t)表示所述三個電流等效 行波中的第η個電流等效行波，Sin(t)表示所述第η個電流等效行波的積分值，t表示所 述第η個電流等效行波的時間，以及通過以下公式對所述三個電壓等效行波進行積分：
其中，Uni (T)表示所述三個電壓等效行波中的