CN103018634A - 一种t型线路行波故障测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种T型线路行波故障测距方法。首先，假设故障点发生在T型线路的连接点，获得故障初始行波到达三端的时间差作为基准值，然后利用实际故障时初始行波到达个测量端的时间差与基准值比较判断出故障分支并进行初步测距，最后根据故障点所在分支利用初步测距结果获得故障点的精确测距结果。本方法的优点在于只利用故障初始行波到达测量端的时间进行测距，消除了故障时行波的折反射对测距精度的影响，进而提高了测距准确性与可靠性。本方法实现了T型线路行波故障测距，提高了T型线路行波测距的可靠性与准确性，当T型线路发生故障后，无需花费很多时间寻找确定故障点，提高了供电可靠性，具有广阔的应用前景。

Description

一种T型线路行波故障测距方法

技术领域

本发明属于电力***保护技术领域，特别涉及一种T型线路行波故障测距方法。

背景技术

快速、准确地确定T型线路的故障点位置，可加快永久故障的修复，及时消除隐患以避免大量瞬时性故障的再次发生，对保证电力***的安全稳定和经济运行有十分重要的意义。

目前，T型线路故障定位，国内外已经提出了多种方法，按其原理主要分为阻抗法和行波法两大类。阻抗法受线路结构不对称、过渡电阻、线路参数沿走廊分布不均匀以及互感器变换误差等因素的影响，测距误差较大。行波法基本不受上述因素的影响，已经在220kV及以上电压等级的交、直流架空输电线路中获得了广泛的应用。

行波测距原理可分为单端原理和双端原理。单端原理测距利用反射波和入射波之间的时间差计算故障距离。然而在T型线路中，故障点的反射波先到达的测量端跟故障发生的位置有关。因此，如何区分来自故障点和对端母线的反射行波成为一个难题。目前单端行波测距原理还难以自动给出正确的测距结果，仍不能在T型线路中单独使用。双端原理测距是通过计算故障行波到达线路两端的时间差来计算故障位置，其测距精度基本不受线路的故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响。然而对于T型线路，单纯的利用双端原理进行测距时，无故障的两个分支的双端测距结果不可信。因此，判断故障发生在T型线路的哪一个分支成为一个关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷、基于三端电气量的一种T型线路行波故障测距方法。其技术方案为：

一种T型线路行波故障测距方法，其特征在于采用以下步骤：

(1)基准时间差选取：用M、N、P表示T型线路三端，F为故障点，O为T型线路连接点，假设故障恰好发生于连接点O时，故障初始行波到达M端、N端、P端的时间依次记为t₁、t₂、t₃；基准值取为：Δt₁＝t₁-t₂，Δt₂＝t₂-t₃，Δt₃＝t₃-t₁；

(2)实际故障初始行波时间差确定和初步测距：实际故障时初始行波到达M端、N端、P端的时间依次为t_M、t_N、t_P，M端与N端、N端与P端、P端与M端之间的距离依次记为L_MN、L_NP、L_PM，故障点F到M端、N端、P端的距离依次为L_F1、L_F2、L_F3，分别计算故障后初始行波到达线路M端、N端、P端的时间差Δt_MN＝t_M-t_N，Δt_NP＝t_N-t_P，Δt_PM＝t_P-t_M和初步测距结果L_F1＝(v·Δt_MN+L_MN)/2，L_F2＝(v·Δt_NP+L_NP)/2，L_F3＝(v·Δt_PM+L_PM)/2，其中v代表行波在线路中的传播速度；

(3)精确测距：若Δt_MN＝Δt₁，Δt_NP＝Δt₂，Δt_PM＝Δt₃，则故障发生于O点；若Δt_MN＜Δt₁，Δt_PM＞Δt₃，则故障发生于MO段，故障点到M端的距离为L_FM＝(L_F1+L_PM-L_F3)/2；若Δt_MN＞Δt₁，Δt_NP＜Δt₂，则故障发生于NO段，故障点到N端的距离为L_FN＝(L_F2+L_MN-L_F1)/2；若Δt_NP＞Δt₂，Δt_PM＜Δt₃，则故障发生于PO段，故障点到P端的距离为L_FP＝(L_F3+L_NP-L_F2)/2。

工作原理为：根据故障行波的传播路径可知，T型线路三端M、N、P接收到的第一个故障行波应为故障点发出的故障初始行波。根据故障初始行波到达M端、N端、P端的时间可以通过行波的双端测距原理进行初步测距。由于故障可能发生在T型线路的任何一个分支上，因此初步测距的结果不一定全部可信。故障发生在不同的位置时，故障初始行波到达M端、N端、P端的时间差与基准时间差(故障正好发生在O点时，故障初始行波到达M端、N端、P端的时间差)有很大的区别，可以用来进行故障点位置的判断。若故障点发生在分支线MO段时，初步测距结果L_F1和L_F3是准确的，故障点精确位置即可由L_F1、L_F3和L_PM确定；若故障点发生在分支线NO段时，初步测距结果L_F1和L_F2是准确的，故障点精确位置即可由L_F1、L_F2和L_MN确定；若故障点发生在分支线PO段时，初步测距结果L_F2和L_F3是准确的，故障点精确位置即可由L_F2、L_F3和L_NP确定；若故障点正好在连接点O，可以直接给出故障点位于连接点O。这样就实现了T型线路故障的精确测距。

本发明与现有技术相比，只利用故障初始行波到达测量端的时间进行测距，消除了故障时行波的折反射对测距精度的影响，提高了测距精度，很大程度地提高了T型线路行波故障测距的可靠性与准确性。当线路发生故障后，无需花费很多时间即可确定故障点，提高了供电可靠性，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明的T型线路故障暂态行波传播过程示意图。

图中：M、N、P为T型线路三端，O为T型线路的连接点，F为故障点，L_M、L_N、L_P为线路MO、NO、PO长度，故障时初始行波到达M端、N端、P端的时间依次为t_M、t_N、t_P。

具体实施方式

下面结合附图以某仿真实例对本发明作以下说明：

实施例1：电压等级为110kV，M、N、P为T型线路三端，分支线路MO、NO、PO的长度依次为150km、200km、120km；实际故障时初始行波传播到M端、N端、P端的时间依次为t_M、t_N、t_P，故障点F距离M端75km，行波在线路中的波速v＝2.928×10⁵km/s，t＝0s时刻发生故障。

步骤1、基准时间差选取：假设连接点O故障时，根据分支线路MO、NO、PO的长度和行波在线路中的波速即可计算出故障行波到达M端、N端、P端的时间，具体是：

t₁＝512.295μs，t₂＝683.06μs，t₃＝409.836μs；可以获得基准时间差为：

Δt₁＝t₁-t₂＝-170.765μs，Δt₂＝t₂-t₃＝273.224μs，Δt₃＝t₃-t₁＝-102.459μs

步骤2、计算实际故障初始行波时间差和初步测距结果：实际故障行波到达M端、N端、P端的时间t_M＝259μs，t_N＝943μs，t_P＝669μs；计算实际故障初始行波时间差为：

Δt_MN＝t_M-t_N＝-684μs，Δt_NP＝t_N-t_P＝274μs，Δt_PM＝t_P-t_M＝410μs。计算初步测距结果：

L_F1＝(v·Δt_MN+L_MN)/2＝74.862km

L_F2＝(v·Δt_NP+L_NP)/2＝200.114km

L_F3＝(v·Δt_PM+L_PM)/2＝195.024km

步骤3、精确测距：因为Δt_MN＜Δt₁，Δt_PM＞Δt₃，则判断故障发生于MO段。计算精确测距结果：L_FM＝(L_F1+L_PM-L_F3)/2＝74.919km。与实际故障点相比，本发明的测量误差为81m。

实施例2：电压等级为110kV，M、N、P为T型线路三端，分支线路MO、NO、PO的长度依次为150km、200km、120km；实际故障时初始行波传播到M端、N端、P端的时间依次为t_M、t_N、t_P。故障点F位于连接点O处，行波在线路中的波速v＝2.928×10⁵km/s。t＝0s时刻发生故障。

步骤1、基准时间差选取：假设连接点O故障时，根据分支线路MO、NO、PO的长度和行波在线路中的波速即可计算出故障行波到达M端、N端、P端的时间，具体是：

t₁＝512.295μs，t₂＝683.06μs，t₃＝409.836μs；可以获得基准时间差为：

Δt₁＝t₁-t₂＝-170.765μs，Δt₂＝t₂-t₃＝273.224μs，Δt₃＝t₃-t₁＝-102.459μs

步骤2、计算实际故障初始行波时间差和初步测距结果：实际故障行波到达M端、N端、P端的时间t_M＝515μs，t_N＝686μs，t_P＝412μs；计算实际故障初始行波时间差为：

Δt_MN＝t_M-t_N＝-171μs，Δt_NP＝t_N-t_P＝274μs，Δt_PM＝t_P-t_M＝-103μs。计算初步测距结果：

L_F1＝(v·Δt_MN+L_MN)/2＝149.966km

L_F2＝(v·Δt_NP+L_NP)/2＝200.114km

L_F3＝(v·Δt_PM+L_PM)/2＝119.921km

步骤3、精确测距：因为Δt_MN＜Δt₁，Δt_PM＞Δt₃，则判断故障发生于MO段。计算精确测距结果：L_FM＝(L_F1+L_PM-L_F3)/2＝150.023km。与实际故障点相比，本发明的测量误差为23m。

Claims (1)

1.一种T型线路行波故障测距方法，其特征在于采用以下步骤：

(1)基准时间差选取：用M、N、P表示T型线路三端，F为故障点，O为T型线路连接点，假设故障恰好发生于连接点O时，故障初始行波到达M端、N端、P端的时间依次记为t₁、t₂、t₃；基准值取为：Δt₁＝t₁-t₂，Δt₂＝t₂-t₃，Δt₃＝t₃-t₁；

(2)实际故障初始存波时间差确定和初步测距：实际故障时初始行波到达M端、N端、P端的时间依次为t_M、t_N、t_P，M端与N端、N端与P端、P端与M端之间的距离依次记为L_MN、L_NP、L_PM，故障点F到M端、N端、P端的距离依次为L_F1、L_F2、L_F3，分别计算故障后初始行波到达线路M端、N端、P端的时间差Δt_MN＝t_M-t_N，Δt_NP＝t_N-t_P，Δt_PM＝t_P-t_M和初步测距结果L_F1＝(v·Δt_MN+L_MN)/2，L_F2＝(v·Δt_NP+L_NP)/2，L_F3＝(v·Δt_PM+L_PM)/2，其中v代表行波在线路中的传播速度；

(3)精确测距：若Δt_MN＝Δt₁，Δt_NP＝Δt₂，Δt_PM＝Δt₃，则故障发生于O点；若Δt_MN＜Δt₁，Δt_PM＞Δt₃，则故障发生于MO段，故障点到M端的距离为L_FM＝(L_F1+L_PM-L_F3)/2；若Δt_MN＞Δt₁，Δt_NP＜Δt₂，则故障发生于NO段，故障点到N端的距离为L_FN＝(L_F2+L_MN-L_F1)/2；若Δt_NP＞Δt₂，Δt_PM＜Δt₃，则故障发生于PO段，故障点到P端的距离为L_FP＝(L_F3+L_NP-L_F2)/2。

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