CN105629127A - 一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法，其特征在于，在现有超高压线路保护装置上增加一块行波CPU，利用电流互感器测量电流行波，利用行波CPU来采集故障行波数据进行行波测距；所述行波CPU与超高压线路保护装置上的保护CPU通过母板上设置的总线相连接并交互信息，所述行波CPU包括行波MCU、高速数据采集回路，所述行波MCU与所述高速数据采集回路相连接，所述高速数据采集回路用于记录故障行波数据，所述行波MCU用来分析处理来自所述高速数据采集回路的故障行波数据。本发明将行波测距与线路保护功能融为一体，集成到高压线路保护装置中去，大大优化了变电站资源配置,提高变电站投资的经济效益。

Description

一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法
技术领域
本发明涉及一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法，属于电力***自动化技术领域。
背景技术
目前大多数变电站的故障测距还是依赖于线路保护装置自身的测距模块，但是线路保护基于稳态量的测距原理受多种因素的影响导致测距精度误差大，而且适应性较差，行波测距则可以精确定位线路故障点，大大减少巡线的工作量，缩短故障修复时间，提高供电可靠性，目前已经进入了工程应用，但是当前变电站中除了配置线路保护装置以外，还需额外配置一套行波测距装置，线路保护装置完成保护功能，行波测距装置完成故障测距的功能，两者相互独立。
单独配置行波测距装置浪费了变电站的资源，同时行波测距装置由于受到自身资源的限制，一般只能同时对几条线路进行行波测距，而如果将行波测距模块集成到现有的线路保护装置中去，以上的问题就迎刃而解，每条线路无需配置额外的行波测距装置即可实现故障的精确定位。
现有的超高压线路保护装置基于整体规划、接口定义、模块化设计的思路，采取依***集成和***优化的技术路线，其母板上分别设置有电源插件、开出板、信号板、开入板、监视板、保护CPU、交流插件、光隔等插件，。
发明内容
本发明的目的在于解决现有变电站主要依赖于线路保护装置自带的测距模块，该测距精度较差，而且适用性不强，提出一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法。
本发明采用如下技术方案：一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法，其特征在于，在现有超高压线路保护装置上增加一块行波CPU，利用电流互感器测量电流行波，利用行波CPU来采集故障行波数据进行行波测距；所述行波CPU与超高压线路保护装置上的保护CPU通过母板上设置的总线相连接并交互信息，所述行波CPU包括行波MCU、高速数据采集回路，所述行波MCU与所述高速数据采集回路相连接，所述高速数据采集回路用于记录故障行波数据，所述行波MCU用来分析处理来自所述高速数据采集回路的故障行波数据。
优选地，所述行波CPU的采样频率为2MHz。
优选地，所述行波测距采用双端测距算法，包括：用第一个初始行波浪涌到达两端的时间差来进行测距，具体的测距公式为：
D M F = 1 2 [ L + v 1 ( t M - t N ) ]
上式中L为线路长度，v1为线模波速，tM,tN为行波到达两端的绝对时间，DMF为故障点距M侧保护安装处的距离；需要检测故障点初始行波到达两侧测量端的准确时间即可完成故障定位，两侧的行波CPU采用超高压线路保护装置上配置的光纤通道来完成两侧行波测距数据的共享。
优选地，所述行波测距具体包括如下步骤：
步骤SS1线路上发生故障后，本侧与对侧的行波CPU、保护CPU启动，行波CPU启动开放出口继电器的负电源；
步骤SS2本侧超高压线路保护装置的行波CPU计算初始行波到达的时间tM，通过母板上的总线将本侧结果发送给保护CPU，本侧超高压线路保护装置的保护CPU动作；
步骤SS3对侧超高压线路保护装置的行波CPU计算初始行波到达的时间tN，并通过光纤通道完成两侧行波到达时间的交互，将对侧结果发送给本侧超高压线路保护装置的行波CPU；
步骤SS4本侧超高压线路保护装置的行波CPU接收到对侧计算的tN，完成故障行波测距算法并输出人机模件到本侧超高压线路保护装置的监视板。
本发明所达到的有益效果：(1)本发明将行波测距与线路保护功能融为一体，集成到高压线路保护装置中去，大大优化了变电站资源配置,提高变电站投资的经济效益；(2)解决了现有依赖现有线路保护装置的工频测距算法受诸多因素的影响导致测距精度误差较大的困难，行波测距算法能适用于各种工况下的各种故障类型，测距精度高；(3)集成了行波测距的线路保护则可以精确定位线路故障点，减少巡线的工作量，缩短故障修复时间，提高供电可靠性。
附图说明
图1是集成了行波测距的超高压线路保护装置的母板布置图。
图2是集成了行波测距的超高压线路保护装置的硬件模块示意图。
图3是本发明的保护CPU与行波CPU的交互示意图。
图4是本发明的一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法的行波测距流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1是集成了行波测距的超高压线路保护装置的母板布置图，本发明提出一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法，其特征在于，在现有超高压线路保护装置上增加一块行波CPU，利用电流互感器测量电流行波，利用行波CPU来采集故障行波数据进行行波测距；所述行波CPU与超高压线路保护装置上的保护CPU通过母板上设置的总线相连接并交互信息，所述行波CPU包括行波MCU、高速数据采集回路，所述行波MCU与所述高速数据采集回路相连接，所述高速数据采集回路用于记录故障行波数据，所述行波MCU用来分析处理来自所述高速数据采集回路的故障行波数据。
所述行波CPU的采样频率为2MHz，行波CPU在故障后以较慢的数据读取存入高速数据采集回路RAM里的数据，后续进行分析处理，以此来解决采样速度与CPU处理能力有限的矛盾。行波测距装置需要GPS对时，对时精度要求比较高，超高速线路保护装置具备用站内的统一对时装置接入的方式，只需将对时接入行波CPU与保护CPU。
图2是集成了行波测距的超高压线路保护装置的硬件模块示意图，常规的电压互感器依次与保护CPU的低通滤波电路、A/D转换电路、保护CPU的MCU相连接，外部开入依次与光隔、接口模块、保护CPU的MCU相连接，保护CPU的MCU依次通过接口模块、光隔与出口继电器相连接，常规电压互感器依次与行波CPU的高速数据采集回路、行波CPU的MCU相连接，保护CPU、行波CPU分别通过母板上的总线与监视板相连接，监视板用来进行通信、显示、GPS对时、打印等功能。
图3是本发明的保护CPU与行波CPU的交互示意图，所述行波测距采用双端测距算法，包括：用第一个初始行波浪涌到达两端的时间差来进行测距，具体的测距公式为：
D M F = 1 2 [ L + v 1 ( t M - t N ) ]
上式中L为线路长度，v1为线模波速，tM,tN为行波到达两端的绝对时间，DMF为故障点距M侧保护安装处的距离；需要检测故障点初始行波到达两侧测量端的准确时间即可完成故障定位，两侧的行波CPU采用超高压线路保护装置上配置的光纤通道来完成两侧行波测距数据的共享。
图4是本发明的一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法的行波测距流程示意图，行波测距具体包括如下步骤：
步骤SS1线路上发生故障后，本侧与对侧的行波CPU、保护CPU启动，行波CPU启动开放出口继电器的负电源；
步骤SS2本侧超高压线路保护装置的行波CPU计算初始行波到达的时间tM，通过母板上的总线将本侧结果发送给保护CPU，本侧超高压线路保护装置的保护CPU动作；
步骤SS3对侧超高压线路保护装置的行波CPU计算初始行波到达的时间tN，并通过光纤通道完成两侧行波到达时间的交互，将对侧结果发送给本侧超高压线路保护装置的行波CPU；
步骤SS4本侧超高压线路保护装置的行波CPU接收到对侧计算的tN，完成故障行波测距算法并输出人机模件到本侧超高压线路保护装置的监视板。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法，其特征在于，在现有超高压线路保护装置上增加一块行波CPU，利用电流互感器测量电流行波，利用行波CPU来采集故障行波数据进行行波测距；所述行波CPU与超高压线路保护装置上的保护CPU通过母板上设置的总线相连接并交互信息，所述行波CPU包括行波MCU、高速数据采集回路，所述行波MCU与所述高速数据采集回路相连接，所述高速数据采集回路用于记录故障行波数据，所述行波MCU用来分析处理来自所述高速数据采集回路的故障行波数据。
2.根据权利要求1所述的一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法，其特征在于，所述行波CPU的采样频率为2MHz。
3.根据权利要求1所述的一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法，其特征在于，所述行波测距采用双端测距算法，包括：用第一个初始行波浪涌到达两端的时间差来进行测距，具体的测距公式为：
D M F = 1 2 [ L + v 1 ( t M - t N ) ]
上式中L为线路长度，v1为线模波速，tM,tN为行波到达两端的绝对时间，DMF为故障点距M侧保护安装处的距离；需要检测故障点初始行波到达两侧测量端的准确时间即可完成故障定位，两侧的行波CPU采用超高压线路保护装置上配置的光纤通道来完成两侧行波测距数据的共享。
4.根据权利要求3所述的一种集成行波测距功能的超高压线路保护方法，其特征在于，所述行波测距具体包括如下步骤：
步骤SS1线路上发生故障后，本侧与对侧的行波CPU、保护CPU启动，行波CPU启动开放出口继电器的负电源；
步骤SS2本侧超高压线路保护装置的行波CPU计算初始行波到达的时间tM，通过母板上的总线将本侧结果发送给保护CPU，本侧超高压线路保护装置的保护CPU动作；
步骤SS3对侧超高压线路保护装置的行波CPU计算初始行波到达的时间tN，并通过光纤通道完成两侧行波到达时间的交互，将对侧结果发送给本侧超高压线路保护装置的行波CPU；
步骤SS4本侧超高压线路保护装置的行波CPU接收到对侧计算的tN，完成故障行波测距算法并输出人机模件到本侧超高压线路保护装置的监视板。
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