CN110456226B - 一种输电线路的故障测距*** - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种输电线路的故障测距***，包括：录波装置，位于输电线路的测量点，用于采集重合闸三相电压行波或三相电流行波；处理器，与录波装置连接，用于根据三相电压行波或三相电流行波，构造含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波；以及根据含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量；以及根据重合闸线模行波在故障点的叠加分量和重合闸时刻，确定故障点与测量点之间的距离；显示装置，与处理器连接，用于显示输电线路的故障点距离。通过本发明的***，能够快速准确地定位故障点，减轻巡线负担，且故障测距结果不受线路分支点、过渡电阻、***运行方式变化及负荷的影响。

Description

一种输电线路的故障测距***

技术领域

本发明涉及电力***技术领域，具体而言，涉及一种输电线路的故障测距***。

背景技术

高压输电线路是电力***的重要组成部分，担负着输送电能的重要任务，同时，高压输电线路也是电网故障的多发部位，近年来，高压输电线路故障在电力***各种电气设备中所占的比例增大。由于线路走廊情况复杂，高压输电线路需要经常穿过农田、森林、山区等偏僻地带，故障后，人工巡线和故障抢修的难度大。所以，当故障发生时，快速准确的定位故障点，不仅能够及时消除故障缩短停电时间，有效减少因停电而造成的经济损失而且能够减轻巡线负担，节省人力物力，对整个电力***的安全、经济运行有着十分积极的作用。

高压输电线路的故障类型分为四种，分别是单相接地短路故障、两相短路故障、两相接地短路故障和三相短路故障。根据运行经验及历年统计，在输电线路发生的各类短路故障中，单相接地短路故障占线路总故障的80％以上，而两相短路故障和两相接地短路故障仅占故障总数的3％-5％，三相短路故障所占比例则不到1％。从以上统计可以看出，接地故障所占比例最高。目前现场普遍采用单端阻抗法进行故障测距，但是由于其仅利用单端工频电气量，从原理上无法克服过渡电阻对测距结果的影响。双端阻抗法则能够利用双端电气量，虽然克服了单端阻抗法受过渡电阻及***运行方式影响的问题，但对数据同步要求高，硬件设备投资大。

综上所述，当输电线路发生单相接路故障后，如何不受线路分支点、过渡电阻、***运行方式变化及负荷的影响，快速准确地定位故障点，同时避免硬件投资成本过高，是现在亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出了一种输电线路的故障测距***。

有鉴于此，提出了一种输电线路的故障测距***，适用于输电线路发生单相故障后重合闸装置进行重合闸，其特征在于，包括：录波装置，位于输电线路的测量点，用于采集重合闸三相电压行波或三相电流行波；处理器，与录波装置连接，用于根据三相电压行波或三相电流行波，构造含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波；以及根据构造含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量；以及根据重合闸线模行波在故障点的叠加分量和重合闸时刻，确定故障点与测量点之间的距离；显示装置，与处理器连接，用于显示输电线路的故障点距离。

本发明提供的输电线路的故障测距***，当输电线路发生单相故障时，重合闸装置会自动执行重合闸操作，在重合闸装置进行重合闸后，在测量点通过录波装置采集重合闸三相电压行波或三相电流行波，处理器根据三相电压行波或三相电流行波，生成含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，并确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量，再根据重合闸线模行波在故障点的叠加分量和重合闸时刻，确定故障点与测量点之间的距离，并通过显示装置显示故障点距离数据。通过上述故障测距***，能够快速准确地得到输电线路单相接地故障距离，减轻巡线负担，节省人力物力，有利于加速故障检修与恢复供电，减少停电带来的损失，且故障测距结果不受线路分支点、过渡电阻、***运行方式变化及负荷的影响，可以准确确定故障点位置。同时，故障测距不需要额外加装注入设备，硬件投资少，对电压行波和电流行波均适用，适用范围广泛，而且测距过程不需要正常线路单相重合录波数据，对电网冲击小，有利于提升测距***稳定性和可靠性。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的输电线路的故障测距***，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，还包括：电源，用于为输电线路的故障测距***提供电能；提示装置，与处理器连接，用于通过短信发送故障点与测量点之间的距离；滤波装置，与处理器连接，用于对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行降噪处理。

在该技术方案中，通过提示装置能够第一时间将检测到的故障点距离通过短信的方式发送至相关工作人员的移动终端上，有利于加速故障检修与恢复供电，减少停电带来的损失，滤波装置能够对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行降噪处理，保证检测数据的准确度，从而快速准确地确定故障点位置，减轻巡线负担，节省人力物力。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器具体用于：对三相电压行波或三相电流行波进行故障选相，确定所述输电线路的故障相和非故障相；根据故障相和非故障相对三相电压行波或三相电流行波进行相模变换处理，得到含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波。

在该技术方案中，对三相电压行波或三相电流行波进行故障选相，确定出故障相和非故障相，以a相接地故障为例，即a相为故障相，根据故障选相的结果对三相电压行波或三相电流行波进行相模变换处理，得到含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，以便于后续根据含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量，从而计算出故障点的距离，减轻巡线负担，节省人力物力，有利于加速故障检修与恢复供电，减少停电带来的损失。

在上述任一技术方案中，优选地，采用如下公式，对三相电压行波或三相电流行波进行相模变换处理，以a相接地故障为例：

Y_α＝U_a-U_b或Y_α＝I_a-I_b

Y_γ＝U_b-U_c或Y_γ＝I_b-I_c

其中，a相为故障相，b、c相为非故障相，Y_α表示含故障相的线模行波，Y_γ表示非故障相构成的线模行波，U_a表示a相电压行波，U_b、U_c分别表示b、c相电压行波，I_a表示a相电流行波，I_b、I_c分别表示b、c相电流行波。

在该技术方案中，当输电线路发生单相接地故障时，以a相接地故障为例，即a相为故障相，b、c相为非故障相，即a相电压行波为故障相电压行波，b、c相电压行波为非故障相电压行波，a相电流行波为所述故障相电流行波，b、c相电流行波为所述非故障相电流行波，通过测量点采集到的三相电压行波或三相电流行波，构造含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，本发明提出的测距方法对电压行波和电流行波均适用，且用于故障测距的行波电气量可以根据现场互感器安装情况与工程需要进行选择，适用范围广泛。

具体地，利用Karenbauer(凯伦贝尔)变换进行相模变换，实现三相解耦。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器具体还用于：分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行归一化处理；根据归一化后的含故障相的线模行波和归一化后的非故障相构成的线模行波，确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量。

在该技术方案中，分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行归一化处理，并根据归一化后的含故障相的线模行波和归一化后的非故障相构成的线模行波，计算出重合闸线模行波在故障点的叠加分量。由于含故障相的线模网络中包含故障点对地支路，所以其线模行波的传播受故障点影响，由于非故障相构成的线模网络中不含故障支路，所以其线模行波的传播不受故障点影响。因此，根据叠加原理，利用上述两个不同线模网络中的行波之差能够构造出重合闸线模行波的叠加分量，此叠加分量仅反应重合闸线模行波在故障点处的折反射情况，其传播特性不受波阻抗不连续点的干扰，此方法不需要对正常线路进行重合闸录波，从而不需数据存储、数据对齐，可以减少正常线路重合闸对电网的不必要冲击。

在上述任一技术方案中，优选地，采用如下公式，分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行归一化处理：

其中，Y_α表示含故障相的线模行波，M_α表示含故障相的线模行波的首个模极大值，Y_γ表示非故障相构成的线模行波，M_γ表示非故障相构成的线模行波的首个模极大值，

表示归一化后的含故障相的线模行波，

表示归一化后的非故障相构成的线模行波。

在该技术方案中，根据含故障相的线模行波和含故障相的线模行波的首个模极大值，对含故障相的线模行波进行归一化处理，根据非故障相构成的线模行波和非故障相构成的线模行波的首个模极大值，对非故障相构成的线模行波进行归一化处理，从而根据归一化后的含故障相的线模行波和归一化后的非故障相构成的线模行波，计算出仅反映故障点信息的叠加分量。

在上述任一技术方案中，优选地，采用如下公式，确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量：

其中，

表示重合闸线模行波在故障点的叠加分量，

表示归一化后的含故障相的线模行波，

表示归一化后的非故障相构成的线模行波。

在该技术方案中，根据叠加原理，通过归一化后的含故障相的线模行波和归一化后的非故障相构成的线模行波，构造出重合闸线模行波仅在故障点的叠加分量，从而在进行测距过程中，不需要对正常线路进行重合闸录波，从而不需数据存储、数据对齐，可以减少正常线路重合闸对电网的不必要冲击。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器具体还用于：分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行小波变换，得到含故障相的线模行波的首个模极大值和非故障相构成的线模行波的首个模极大值。

在该技术方案中，由于相模变换后的含故障相的线模行波与非故障相构成的线模行波的幅值不同，因此，分别对含故障相的线模行波与非故障相构成的线模行波进行小波变换，得到小波变换后的首个模极大值，再根据该首个模极大值对含故障相的线模行波与非故障相构成的线模行波进行归一化处理，得到仅反映故障点信息的叠加分量，从而在进行测距过程中，不需要对正常线路进行重合闸录波，从而不需数据存储、数据对齐，可以减少正常线路重合闸对电网的不必要冲击。

在上述任一技术方案中，优选地，采用如下公式，分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行小波变换：

其中，f(n)表示含故障相的线模行波或非故障相构成的线模行波的数据点，n为采样点，

表示第j尺度的逼近分量，

表示第j尺度的小波分量，h(k)、g(k)表示滤波装置参数，j为尺度，k为当前处理的数据点，且k为正整数，η为构造系数。

以及，采用如下公式，确定小波变换后的模极大值：

其中，

表示第j尺度的小波变换的模极大值，n_k表示当前尺度中的第k点数据，

表示当前尺度中的第k点数据的第j尺度的小波分量。

在该技术方案中，通过以上公式进行小波变换，可以减小输电线路单端行波测距的误差，保证故障点测距的准确性，从而减少额外加装注入设备的使用，硬件投资少，而且不需要正常线路重合录波数据，对电网冲击小，具有良好的实用性能和经济性能。

在上述任一技术方案中，优选地，采用如下公式，确定故障点与测量点之间的距离：

其中，x表示故障点与测量点之间的距离，t₁表示重合闸时刻，t₂表示叠加分量的第一个模极大值对应的时刻即第一个故障点反射波的到达时刻，v表示电压或电流行波的线模波速度。

在该技术方案中，根据重合闸时刻、重合闸线模行波在故障点的叠加分量的首个模极大值对应的时刻即第一个故障点反射波的到达时刻和三相电压行波或三相电流行波的线模波速度，计算出故障点与测量点之间的距离，从而快速准确地定位故障点，减轻巡线负担，有利于加速故障检修与恢复供电，减少停电带来的损失，且故障测距结果不受线路分支点、过渡电阻、***运行方式变化及负荷的影响，同时，故障测距不需要额外加装注入设备，硬件投资少，对电压行波和电流行波均适用，适用范围广泛，而且测距过程不需要正常线路单相重合录波数据，对电网冲击小，有利于提升测距***稳定性和可靠性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的一个实施例的输电线路的故障测距***示意框图；

图2示出了本发明的一个实施例的含故障相的线模网络示意图；

图3示出了本发明的一个实施例的非故障相构成的线模网络示意图；

图4示出了本发明的一个实施例的故障点叠加分量网络示意图；

图5示出了本发明的一个具体实施例的T接输电线路模型的示意图；

图6示出了本发明的一个具体实施例的重合闸三相电压行波示意图；

图7示出了本发明的一个具体实施例的含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波示意图；

图8示出了本发明的一个具体实施例的归一化后的含故障相的线模行波、归一化后的非故障相构成的线模行波和重合闸线模行波在故障点的叠加分量示意图；

图9示出了本发明的一个具体实施例的归一化后的含故障相的线模行波和归一化后的非故障相构成的线模行波的小波变换及模极大值示意图；

图10示出了本发明的一个具体实施例的重合闸线模行波在故障点的叠加分量的小波变换及模极大值示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

本发明的一个实施例，提出一种输电线路的故障测距***100，适用于输电线路发生单相故障后重合闸装置进行重合闸，如图1所示，该***包括：录波装置102，处理器104和显示装置106。

具体地，录波装置102位于输电线路的测量点，用于采集重合闸三相电压行波或三相电流行波；处理器104，与录波装置102连接，用于根据三相电压行波或三相电流行波，构造含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波；以及含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量；以及根据重合闸线模行波在故障点的叠加分量和重合闸时刻，确定故障点与测量点之间的距离；显示装置106，与处理器104连接，用于显示输电线路的故障点距离。

本实施例提供的输电线路的故障测距***100，当输电线路发生单相故障时，重合闸装置会自动执行重合闸操作，在重合闸装置进行重合闸后，在测量点通过录波装置102采集重合闸三相电压行波或三相电流行波，处理器104根据三相电压行波或三相电流行波，生成含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，并确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量，再根据重合闸线模行波在故障点的叠加分量和重合闸时刻，确定故障点与测量点之间的距离，并通过显示装置106显示故障点距离数据，其中，重合闸线模行波为重合闸装置的线模行波，含故障相的线模行波为由含有故障相在内的相构成的线模行波，非故障相构成的线模行波为仅由非故障相构成的线模行波。通过上述故障测距***，能够快速准确地得到输电线路单相接地故障距离，有利于加速故障检修与恢复供电，减少停电带来的损失，减轻巡线负担，节省人力物力，且故障测距结果不受线路分支点、过渡电阻、***运行方式变化及负荷的影响，可以准确确定故障点位置。同时，故障测距不需要额外加装注入设备，硬件投资少，对电压行波和电流行波均适用，适用范围广，而且测距过程不需要正常线路重合录波数据，对电网冲击小，有利于提升测距***稳定性和可靠性。

具体实施例中，录波装置102记录重合闸高频暂态行波信息，采样率大于或等于1MHz。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，输电线路的故障测距***100包括：录波装置102，处理器104和显示装置106，电源108，提示装置110，滤波装置112。

具体地，电源108，用于为输电线路的故障测距***100提供电能；提示装置110，与处理器104连接，用于通过短信发送故障点与测量点之间的距离；滤波装置112，与处理器104连接，用于对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行降噪处理。

在该实施例中，通过提示装置110能够第一时间将检测到的故障点距离通过短信的方式发送至相关工作人员的移动终端上，有利于加速故障检修与恢复供电，减少停电带来的损失，滤波装置112能够对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行降噪处理，保证检测数据的准确度，从而快速准确地确定故障点位置，减轻巡线负担，节省人力物力。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器104具体用于：对三相电压行波或三相电流行波进行故障选相，确定输电线路的故障相和非故障相；根据故障相和非故障相对三相电压行波或三相电流行波进行相模变换处理，得到含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波。

优选地，通过如下公式对三相电压或电流行波进行相模变换处理，以a相接地故障为例：

Y_α＝U_a-U_b或Y_α＝I_a-I_b

Y_γ＝U_b-U_c或Y_γ＝I_b-I_c

其中，a相为故障相，b、c相为非故障相，Y_α表示含故障相的线模行波，Y_γ表示非故障相构成的线模行波，U_a表示a相电压行波，U_b、U_c分别表示b、c相电压行波，I_a表示a相电流行波，I_b、I_c分别表示b、c相电流行波。

在该实施例中，如图6和图7所示，当输电线路发生单相接地故障时，对三相电压行波或三相电流行波进行故障选相，确定出故障相和非故障相，以a相接地故障为例，以a相接地为例，即a相为故障相，b、c相为非故障相，根据故障选相的结果对三相电压行波或三相电流行波进行相模变换处理，得到含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，以便于后续根据含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量，从而计算出故障点的距离，减轻巡线负担，节省人力物力，有利于加速故障检修与恢复供电，减少停电带来的损失，具有良好的实用性能和经济性能，而且对电压行波和电流行波均适用，适用范围广泛，其中，含故障相的线模网络如图2所示，非故障相构成的线模网络如图3所示。

具体实施例中，利用Karenbauer(凯伦贝尔)变换进行相模变换，实现三相解耦。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器104具体还用于：分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行归一化处理；根据归一化后的含故障相的线模行波和归一化后的非故障相构成的线模行波，确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量。

优选地，通过如下公式分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行归一化处理：

其中，Y_α表示含故障相的线模行波，M_α表示含故障相的线模行波的首个模极大值，Y_γ表示非故障相构成的线模行波，M_γ表示非故障相构成的线模行波的首个模极大值，

表示归一化后的含故障相的线模行波，

表示归一化后的非故障相构成的线模行波。

根据归一化后的含故障相的线模行波和归一化后的非故障相构成的线模行波，计算出仅反映故障点信息的叠加分量。

优选地，通过如下公式确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量：

其中，

表示重合闸线模行波在故障点的叠加分量，

表示归一化后的含故障相的线模行波，

表示归一化后的非故障相构成的线模行波。

在该实施例中，如图9所示，根据含故障相的线模行波和含故障相的线模行波的首个模极大值，对含故障相的线模行波进行归一化处理，根据非故障相构成的线模行波和非故障相构成的线模行波的首个模极大值，对非故障相构成的线模行波进行归一化处理，并根据归一化后的含故障相的线模行波和归一化后的非故障相构成的线模行波，计算出仅反映故障点信息的叠加分量，其中，故障点叠加分量网络如图4所示。

在本发明的一个实施例中，优选地，处理器104具体还用于：分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行小波变换，得到含故障相的线模行波的首个模极大值和非故障相构成的线模行波的首个模极大值。

优选地，通过如下公式分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行小波变换：

其中，f(n)表示含故障相的线模行波或非故障相构成的线模行波的数据点，n为采样点，

表示第j尺度的逼近分量，

表示第j尺度的小波分量，h(k)、g(k)表示滤波装置参数，j为尺度，k为当前处理的数据点，且k为正整数，η为构造系数。

优选地，通过如下公式确定小波变换后的模极大值：

其中，

表示第j尺度的小波变换的模极大值，n_k表示当前尺度中的第k点数据，

表示当前尺度中的第k点数据的第j尺度的小波分量。

在该实施例中，由于相模变换后的含故障相的线模行波与非故障相构成的线模行波的幅值不同，因此，分别对含故障相的线模行波与非故障相构成的线模行波进行小波变换，得到小波变换后的首个模极大值，如图8所示，再根据该首个模极大值对含故障相的线模行波与非故障相构成的线模行波进行归一化处理，得到仅反映故障点信息的叠加分量，从而在进行测距过程中，不需要对正常线路进行重合闸录波，从而不需数据存储、数据对齐，可以减少正常线路重合闸对电网的不必要冲击。

在本发明的一个实施例中，优选的，通过如下公式确定故障点与测量点之间的距离：

其中，x表示故障点与测量点之间的距离，t₁表示重合闸时刻，t₂表示重合闸线模行波在故障点的叠加分量的首个模极大值对应的时刻即第一个故障点反射波的到达时刻，v表示三相电压行波或三相电流行波的线模波速度。

在该技术方案中，根据重合闸时刻、重合闸线模行波在故障点的叠加分量的首个模极大值对应的时刻即第一个故障点反射波的到达时刻和三相电压行波或三相电流行波的线模波速度，计算出故障点与测量点之间的距离。能够快速准确地定位故障点，减轻巡线负担，有利于加速故障检修与恢复供电，减少停电带来的损失，且故障测距结果不受线路分支点、过渡电阻、***运行方式变化及负荷的影响，同时，故障测距不需要额外加装注入设备，硬件投资少，对电压行波和电流行波均适用，适用范围广泛，而且不需要正常线路重合录波数据，对电网冲击小。

在本发明的一个具体实施例中，采用PSCAD(Power Systems Computer AidedDesign，电磁暂态仿真软件)对电力***进行了仿真研究，仿真***采用图5所示的电压等级为220kV的“T”接高压输电线路模型，M、N、P为三端电源，S为M端的测量点，T点为线路分支点即波阻抗不连续点，F点为故障点，R为过渡电阻，线路发生单相接地故障，仿真线路(T接高压输电线路模型)的型号及参数分别如表1所示，仿真线路的电源参数如表2所示。

表1仿真线路参数

线路	线路型号	线路长度(km)
			LMT	GL/GIA-300/40	60
LNT	GL/GIA-300/40	50
			LPT	GL/GIA-300/40	40

表2电源参数

电源	幅值(kV)	相位角(°)
			M	220	0
N	220	30
			P	220	-30

线路MN上距线路M端70km处发生a相接地故障，过渡电阻为20Ω。以重合闸时刻为起始点，测量点的录波装置102采集的三相电压原始行波U_a、U_b、U_c，如图6所示。通过处理器104对三相电压进行故障选相，确定故障相与非故障相，并对三相电压进行相模变换处理，得到三相电压行波对应的含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波，如图7所示。

通过如下公式分别对含故障相的线模行波、非故障相构成的线模行波进行小波变换，

以及，通过如下公式计算得到小波变换后含故障相的线模行波、非故障相构成的线模行波的模极大值，如图9所示，

其中，f(n)表示含故障相的线模行波或非故障相构成的线模行波的数据点，n为采样点，

表示第j尺度的逼近分量，

表示第j尺度的小波分量，h(k)、g(k)表示滤波装置参数，j为尺度，k为当前处理的数据点，且k为正整数，η为构造系数，

表示第j尺度的小波变换的模极大值，n_k表示当前尺度中的第k点数据，

表示当前尺度中的第k点数据的第j尺度的小波分量。

再按照如下公式，分别对含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波进行归一化处理，根据归一化后的含故障相的线模行波、非故障相构成的线模行波，计算出重合闸线模行波在故障点的叠加分量，如图8所示，

其中，Y_α表示含故障相的线模行波，M_α表示含故障相的线模行波的首个模极大值，Y_γ表示非故障相构成的线模行波，M_γ表示非故障相构成的线模行波的首个模极大值，

表示归一化后的含故障相的线模行波，

表示归一化后的非故障相构成的线模行波。

通过如下公式计算重合闸线模行波在故障点的叠加分量：

其中，

表示重合闸线模行波在故障点的叠加分量，

表示归一化后的含故障相的线模行波，

表示归一化后的非故障相构成的线模行波。

另外，为了便于进行故障量的对比查看，对重合闸线模行波在故障点的叠加分量进行小波变换，如图10所示。

最后通过如下公式确定故障点与测量点之间的距离，

其中，x表示故障点与测量点之间的距离，t₁表示重合闸时刻，t₂表示重合闸线模行波在故障点的叠加分量的首个模极大值对应的时刻即第一个故障点反射波的到达时刻，v表示三相电压行波或三相电流行波的线模波速度。

通过该实施例得到测距结果为69.84km，故障距离真实值为70km，绝对误差为160m，相对误差为0.2286％，故障测距结果误差小，定位准确。

在本发明的另一个具体实施例中，为验证测距方法的性能，在线路MN上不同位置、不同过渡电阻情况下的故障测距结果，如表3所示。

表3测距结果

通过上述仿真实验证明本实施例的故障测距***不受过渡电阻影响，具有较高的可靠性，测距误差小于0.5km，能够准确有效的确定故障点位置。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路的故障测距***，适用于所述输电线路发生单相故障后利用重合闸行波进行故障点定位，其特征在于，包括：

录波装置，位于所述输电线路的测量点，用于采集所述重合闸三相电压行波或三相电流行波；

处理器，与所述录波装置连接，用于根据所述三相电压行波或所述三相电流行波，构造含故障相的线模行波和非故障相构成的线模行波；以及

根据所述含故障相的线模行波和所述非故障相构成的线模行波，确定重合闸线模行波在故障点的叠加分量；以及

根据所述重合闸线模行波在故障点的叠加分量和重合闸时刻，确定所述故障点与所述测量点之间的距离；

显示装置，与所述处理器连接，用于显示所述输电线路的故障点距离。

2.根据权利要求1所述的输电线路的故障测距***，其特征在于，还包括：

电源，用于为所述输电线路的故障测距***提供电能；

提示装置，与所述处理器连接，用于通过短信发送故障点与测量点之间的距离；

滤波装置，与所述处理器连接，用于对所述含故障相的线模行波和所述非故障相构成的线模行波进行降噪处理。

3.根据权利要求1所述的输电线路的故障测距***，其特征在于，所述处理器，具体用于：

对所述三相电压行波或所述三相电流行波进行故障选相，确定所述输电线路的故障相和非故障相；

根据所述故障相和所述非故障相对所述三相电压行波或所述三相电流行波进行相模变换处理，得到所述含故障相的线模行波和所述非故障相构成的线模行波。

4.根据权利要求3所述的输电线路的故障测距***，其特征在于，

采用如下公式，对所述三相电压行波或所述三相电流行波进行相模变换处理，以a相接地故障为例：

Y_α＝U_a-U_b或Y_α＝I_a-I_b

Y_γ＝U_b-U_c或Y_γ＝I_b-I_c

其中，a相为所述故障相，b、c相为所述非故障相，Y_α表示所述含故障相的线模行波，Y_γ表示所述非故障相构成的线模行波，U_a表示a相电压行波，U_b、U_c分别表示b、c相电压行波，I_a表示a相电流行波，I_b、I_c分别表示b、c相电流行波。

5.根据权利要求2所述的输电线路的故障测距***，其特征在于，所述处理器，具体还用于：

分别对所述含故障相的线模行波和所述非故障相构成的线模行波进行归一化处理；

根据归一化后的所述含故障相的线模行波和归一化后的所述非故障相构成的线模行波，确定所述重合闸线模行波在故障点的叠加分量。

6.根据权利要求5所述的输电线路的故障测距***，其特征在于，

采用如下公式，分别对所述含故障相的线模行波和所述非故障相构成的线模行波进行归一化处理：

其中，Y_α表示所述含故障相的线模行波，M_α表示所述含故障相的线模行波的首个模极大值，Y_γ表示所述非故障相构成的线模行波，M_γ表示所述非故障相构成的线模行波的首个模极大值，

表示归一化后的所述含故障相的线模行波，

表示归一化后的所述非故障相构成的线模行波。

7.根据权利要求5所述的输电线路的故障测距***，其特征在于，

采用如下公式，确定所述重合闸线模行波在故障点的叠加分量：

其中，

表示所述重合闸线模行波在故障点的叠加分量,

表示归一化后的含故障相的线模行波，

表示归一化后的非故障相构成的线模行波。

8.根据权利要求5所述的输电线路的故障测距***，其特征在于，所述处理器，具体还用于：

分别对所述含故障相的线模行波和所述非故障相构成的线模行波进行小波变换，得到所述含故障相的线模行波的首个模极大值和所述非故障相构成的线模行波的首个模极大值。

9.根据权利要求8所述的输电线路的故障测距***，其特征在于，

采用如下公式，分别对所述含故障相的线模行波和所述非故障相构成的线模行波进行小波变换：

其中，f(n)表示所述含故障相的线模行波或所述非故障相构成的线模行波的数据点，n为采样点，

表示第j尺度的逼近分量，

表示第j尺度的小波分量，h(k)、g(k)表示所述滤波装置参数，j为尺度，k为当前处理的数据点，η为构造系数；

采用如下公式，确定小波变换后的模极大值：

其中，

表示第j尺度的小波变换的模极大值，n_k表示当前尺度中的第k点数据，

表示当前尺度中的第k点数据的第j尺度的小波分量。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的输电线路的故障测距***，其特征在于，

采用如下公式，确定所述故障点与所述测量点之间的距离：

其中，x表示所述故障点与所述测量点之间的距离，t₁表示所述重合闸时刻，t₂表示所述叠加分量的第一个模极大值对应的时刻即第一个故障点反射波的到达时刻，v表示所述电压或电流行波的线模波速度。

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