摘要：随着我国经济的不断提高，人们的生产生活离不开电，在电力系统中波速不确定性给行波测距带来了一定误差，单、双端故障测距要么存在采用固定波速造成误差的问题，要么存在第二波头检测困难问题。本文提出了一种既避免了采用固定波速误差问题又避免了第二波头检测问题的三端测距新方法。仿真结果表明该方法精确度较高，符合工程标准。
关键词：输电线路；行波测距；三端测距
前言
高压输电线路是电力系统的重要组成部分，线路发生故障会直接影响系统稳定性，因此，及时有效地对故障点进行定位，进而采取有效措施排除故障，对电网的安全稳定运行具有重要的意义。现有输电线路故障测距方法可分为两类：阻抗法与行波法。阻抗法受故障过渡电阻、故障类型及线路结构不对称等因素的影响，测距精度有限。行波法根据线路故障时产生的电压、电流行波信息进行测距，其原理简单，测距精度高，可靠性与稳定性较好，已有较多的应用。行波法的测距原理主要包括单端测距原理与双端测距原理，这两种测距原理均需采用预先设定的波速而非线路的实时波速来计算故障距离，二者若不相等，则会给测距结果带来误差。为解决现有测距方法存在的问题，提出分布式行波故障定位方法，对单端测距原理进行了改进。为降低波速不确定性对现有单端和双端测距法的影响，提出了一种输电线路区外故障情况下的行波速度在线测量方案。为进一步提高输电线路的测距精度，本文提出一种消除波速影响的三端式行波测距算法，通过检测行波到达线路两端与线路中间任一确定位置的时刻，计算出故障发生位置。
1 行波速度对现有测距方法的影响
三相线路各相之间存在耦合，难以直接求解线路波动方程，因此一般利用相模变换对三相线路进行解耦，将三相线路转化为相互独立的３个模量进行分析。采用凯伦布尔变换将三相电压、电流行波变换为独立的３个模量：模０分量、模１分量和模２分量。３个模量相互独立，其中模０分量为零模分量，模１与模２分量为线模分量。研究表明，线路零模电感随频率升高而明显降低，零模电容不受频率影响，则零模波速度随频率升高而明显增大，使得零模波速度不适用于单端及双端等传统测距方法。而线路线模电感、电阻参数基本不受频率影响，因此，在同一条架空输电线上的线模行波传播速度可视为恒定值，本文后续分析均采用行波的线模分量。各种行波测距原理均利用行波传播速度与传播用时构造测距公式，这两者即为影响行波测距精度的主要因素。
2基于网格分形的行波波头信号提取
利用行波的各类测距方法均需要准确获取故障行波到达测量点的时间，以建立测距公式，其关键在于初始行波信号奇异点的检测。小波变换在行波信号提取中已有较为广泛的应用，然而如何选取合适的小波基函数是一大难点，若选取不当会造成较大的误差。近年来，分形算法已广泛应用于电能质量检测及故障分析等领域，有着良好的应用效果。分形是对没有特征长度但具有一定意义的自相似图形和结构的总称，其研究对象为自然界和非线性系统中出现的复杂形体，分形度量为分形维数。对于离散化的数字信号，可将其视为数字化离散空间点集，当信号类型不同时，其分形维数一般不同，故分形维数能用于信号的识别与检测。本文参考网格分形维数定义，提出一种基于分形维数的行波信号奇异点检测方法，以期能准确、有效地检测故障行波波头的到达时刻。定义：对于离散信号Ｘ，Ｎ（δ）表示在时间段［ｔｋ－Δｔ，ｔｋ］内以δ为边长的正方形网格覆盖信号Ｘ所需的网格数，其中ｔｋ为待处理信号的结束时刻，Δｔ为待处理信号的时长。在时间段［ｔｋ－Δｔ，ｔｋ］内，信号包含ｎ＋１（ｎ为偶数）个采样点［ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ＋１］，令δ＝Δｔ／ｎ，则有
（２）由Ｓｉｍｕｌｉｋ仿真结果可以看出测距精度是比较高的，说明了本文提出的方法满足工程故障定位的要求。从而证实了本文提出的计算方法的正确性。
（３）过渡电阻和电源相角差等因素对本文提出的新方法没有影响，适应性强；采样频率和时间同步的精确度对本文提出的新方法有一定的影响，可以通过提高硬件性能予以消除。
参考文献：
[1]李泽文，曾祥君，徐晓菁，等 ． 输电线路双端行波故障定位新算法［ Ｊ ］ ．电力系统自动化，２００６，３０（１５）：４０－４３．
[2]耿建昭，王宾，董新洲，等（Geng Jianzhao，WangBin，Dong Xinzhou，et al．）． 中性点有效接地配电网高阻接地故障特征分析及检测（Analysis and detectionof high impedance grounding fault in neutral point effec-tively grounding distribution network）［J］． 电力系统自动化（Automation of Electric Power Systems），2013，37（16）：85-91．
[3]梁睿，孙式想，靳征等 ． 单双端行波特征综合考虑的辐射状电网组合测距技术［ Ｊ ］ ． 高电压技术，２０１４，４０（５）：１４６１～１４６７．
论文作者:王帅,段鹏飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：波速论文; 线路论文; 故障论文; 信号论文; 分量论文; 分形论文; 本文论文; 《电力设备》2017年第30期论文;