一种结合时频域的杆塔故障定位的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种结合时频域的杆塔故障定位的方法，包括获取故障时的三相电流，并通过变换处理，得到线模及零模参数；确定第一和第二母线上故障行波的主固有频率值，并根据线模及零模参数，得到故障点距离第一及第二母线分别对应的第一、第二预测值；根据第一和第二预测值，得到满足预定条件的计算值，并采集第一及第二母线的初始波头时间，进一步推导出第一及第二母线分别对应的第一、第二反射波时间；通过小波分析法，对第一及第二反射波时间分别进行修订，并导入预设的公式中，得到故障点距离第一母线和/或第二母线的实际值。实施本发明专利技术，消除了行波速度和线路长度因弧垂和季节的不同而变化对测距精度产生的影响，从而提高了测距精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输电线路故障定位
，尤其涉及一种结合时频域的杆塔故障定位的方法和系统。
技术介绍
随着我国电力事业快速发展，高压远距离输电线路的大量建设，伴随而来的各种短路故障对供电可靠性造成很大影响，因此快速准确实现高压远距离输电线路的精确故障定位，对有效减少电力工作者巡线与停电的时间以及保障电网安全可靠运行具有十分重要的意义。目前，输电线路快速准确故障定位的方法主要包括：参数识别法，以及基于故障信号暂态特征的行波法与固有频率法。其中，在采用参数识别法定位故障的方法中，其采用故障后系统变化的参数构成故障定位判据，具有较强的耐过渡电阻能力，但该方法不具备选相能力，需结合故障选相结果来确定故障点。在采用行波法定位故障的方法中，其包括单端法和双端法；其中，双端法根据线路两端初始波头时间可实现精确故障定位，但该方法依赖于两端精确同步，因此需要专用的同步时钟单元(如GPS和北斗卫星定位系统)；单端法仅利用线路一端行波特征即可定位，实现简单，但该方法中由于反射波头的性质识别，受到过渡电阻的电弧特性、系统运行方式、负荷电流等影响，因此使得其测距精度往往要低于双端行波法。在采用固有频率法定位故障的方法中，其为一种提取暂态信号特征频率成分的故障定位方法，该方法可靠性高，测距效果稳定，但在线路结构复杂情况下，可能会受到模混杂现象的影响，导致测距精确度性下降。鉴于以上不足，有关学者结合了现有行波法与固有频率法的特点，提出综合固有频率法和行波法的时频复合的单端故障测距方法，该方法利用固有频率法的测距结果，实现单端行波故障测距，可以准确识别行波波头的性质，兼备了行波法测距精度较高与固有频率法测距稳定的优点，但缺点在于：该方法没有考虑到行波速度和线路长度会因弧垂和季节的不同而变化对测距结果的影响；同时固有频率法作为时频结合测距算法的基础，其测距精度有待提高。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种结合时频域的杆塔故障定位的方法和系统，消除了行波速度和线路长度因弧垂和季节的不同而变化对测距精度产生的影响，从而提高了测距精度。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种结合时频域的杆塔故障定位的方法，其在包括由第一电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现，所述方法包括：获取所述输电线路发生故障时的三相电流，并通过相模变换对所述获取到的三相电流进行解耦处理，得到所述输电线路单位长度线模参数及零模参数；确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值，并根据所述得到的线模参数及零模参数，得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值；根据所述得到的第一预测值和第二预测值，确定满足预定条件的计算值，并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间，且根据所述确定的计算值，以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间，推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间；通过小波分析法，对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订，并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中，得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值。其中，所述确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值，并根据所述得到的线模参数及零模参数，得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值的具体步骤包括：确定所述故障点对应于所述第一母线上故障行波的主固有频率值f1和其对应于所述第二母线上故障行波的主固有频率值f2；根据所述得到的线模参数及零模参数，得到所述故障行波在所述第一母线上的反射角θ1和行波模速度v1，以及得到所述故障行波在所述第二母线上的反射角θ2和行波模速度v2；其中，v1＝v2；根据公式得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值d1以及其距离所述第二母线的第二预测值d2；其中，i为1或2。其中，所述根据所述得到的第一预测值和第二预测值，确定满足预定条件的计算值，并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间，且根据所述确定的计算值，以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间，推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间的具体步骤包括：确定所述输电线路的总长度L，根据预设的条件确定计算值d；采集所述故障行波对应所述第一母线的初始波头时间t1和其对应所述第二母线的初始波头时间t2；根据公式推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3；根据公式推导出所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4。其中，所述通过小波分析法，对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订，并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中，得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值的具体步骤包括：通过小波分析法对所述故障行波进行分析，在所述推导出的故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3的一定浮动时间范围内，将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第一时间，并将所述查找到的第一时间修订为所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3；通过小波分析法对所述故障行波进行分析，在所述推导出的故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4的一定浮动时间范围内，将查找到所述故障行波波头对应的时间作为第二时间，并将所述查找到的第二时间修订为所述故障行波对应于所述第二母线的第二反射波时间t4；根据公式计算出所述故障点距离所述第一母线的实际值dis1和/或所述故障点距离所述第二母线的实际值dis2；其中，T1＝t3-t1；T2＝t4-t2；dis2＝L-dis1。本专利技术实施例还提供了一种结合时频域的杆塔故障定位的系统，其在包括由第一电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现，所述系统包括：获取单元，用于获取所述输电线路发生故障时的三相电流，并通过相模变换对所述获取到的三相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合时频域的杆塔故障定位的方法，其特征在于，其在包括由第一电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现，所述方法包括：获取所述输电线路发生故障时的三相电流，并通过相模变换对所述获取到的三相电流进行解耦处理，得到所述输电线路单位长度线模参数及零模参数；确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值，并根据所述得到的线模参数及零模参数，得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值；根据所述得到的第一预测值和第二预测值，确定满足预定条件的计算值，并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间，且根据所述确定的计算值，以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间，推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间；通过小波分析法，对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订，并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中，得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值。...

【技术特征摘要】
1.一种结合时频域的杆塔故障定位的方法，其特征在于，其在包括由第一
电压源供电的第一母线、由第二电压源供电的第二母线以及设置于所述第一母
线与所述第二母线之间的输电线路的双端供电网络上实现，所述方法包括：
获取所述输电线路发生故障时的三相电流，并通过相模变换对所述获取到
的三相电流进行解耦处理，得到所述输电线路单位长度线模参数及零模参数；
确定故障点两端分别对应于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主
固有频率值，并根据所述得到的线模参数及零模参数，得到所述故障点距离所
述第一母线的第一预测值以及其距离所述第二母线的第二预测值；
根据所述得到的第一预测值和第二预测值，确定满足预定条件的计算值，
并采集所述故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间，
且根据所述确定的计算值，以及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线
和所述第二母线的初始波头时间，推导出所述故障行波对应于所述第一母线的
第一反射波时间以及其对应于所述第二母线的第二反射波时间；
通过小波分析法，对所述推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别
进行修订，并将所述修订后的第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公
式中，得到所述故障点距离所述第一母线和/或所述第二母线的实际值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定故障点两端分别对应
于所述第一母线和所述第二母线上故障行波的主固有频率值，并根据所述得到
的线模参数及零模参数，得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值以及
其距离所述第二母线的第二预测值的具体步骤包括：
确定所述故障点对应于所述第一母线上故障行波的主固有频率值f1和其对
应于所述第二母线上故障行波的主固有频率值f2；
根据所述得到的线模参数及零模参数，得到所述故障行波在所述第一母线
上的反射角θ1和行波模速度v1，以及得到所述故障行波在所述第二母线上的反
射角θ2和行波模速度v2；其中，v1＝v2；
根据公式得到所述故障点距离所述第一母线的第一预测值d1以及其距离所述第二母线的第二预测值d2；其中，i为1或2。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述得到的第一预测
值和第二预测值，确定满足预定条件的计算值，并采集所述故障行波分别对应
所述第一母线和所述第二母线的初始波头时间，且根据所述确定的计算值，以
及所述采集到的故障行波分别对应所述第一母线和所述第二母线的初始波头时
间，推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间以及其对应于
所述第二母线的第二反射波时间的具体步骤包括：
确定所述输电线路的总长度L，根据预设的条件
确定计算值d；
采集所述故障行波对应所述第一母线的初始波头时间t1和其对应所述第二
母线的初始波头时间t2；
根据公式推导出所述故障行波对应于所述第一母线的第一反射
波时间t3；
根据公式推导出所述故障行波对应于所述第二母线的第二反
射波时间t4。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过小波分析法，对所述
推导出的第一反射波时间及第二反射波时间分别进行修订，并将所述修订后的
第一反射波时间及第二反射波时间导入预设的公式中，得到所述故障点距离所
述第一母线和/或所述第二母线的实际值的具体步骤包括：
通过小波分析法对所述故障行波进行分析，在所述推导出的故障行波对应
于所述第一母线的第一反射波时间t3的一定浮动时间范围内，将查找到所述故
障行波波头对应的时间作为第一时间，并将所述查找到的第一时间修订为所述
故障行波对应于所述第一母线的第一反射波时间t3；
通过小波分析法对所述故障行波进行分析，在所述推导出的故障行波对应
于所述第二母线的第二反射波时间t4的一定浮动时间范围内，将查找到所述故
障行波波头对应的时间作为第二时间，并将所述查找到的第二时间修订为所述
故障行波对应于所述第二母线的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄荣辉，李勋，刘顺桂，李林发，黄福全，马镇威，谭波，徐曙，胡欢，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44