关键词：利用暂态电流行波；输电线路；故障测距研究
引言
高压输电线路故障测距方法主要有两类:一是阻抗法，二是行波法。阻抗法以工频电气量为基础，通过求解差分或微分形式表示的电压平衡方程式而实现故障测距，这种算法大部分是建立在一种或几种简化假设之上。而经验表明，这些假设经常带来很大的误差，通过对这些误差进行补偿或者采用多端线路数据，可以在一定程度上提高算法精度，但对于某些系统结构或故障类型，阻抗算法存在明显不足，如高阻接地，多电源线路，断线故障，分支线路，线路结构不固定，有时同杆、有时分杆架设的双回线，直流输电线路等。
1暂态电流行波距离特征的小波变换模极大值表示
电流行波距离的传输需要一种信号，该信号也被称为电流行波信号，这种信号有一定的特性，其表现出来的主要特征是突变，不平稳，一般情况下，突变点就代表着检测点，要想精确的分析出突变信号，准确的找到突变点，有一个效果非常的手段，那就是利用小波变换。电流行波信号转换结束之后，各个不同的故障点就会产生不同的反射波，而在这一过程中，就会出现模极大值，这一极大值能够体现出信号的强弱，从某种程度上来说，模极大值能够非常明确的反映出信号的极性，这样在分析信号时就更加的方便，其计算也相应的简化。经过实践研究表明，小波变换模极大值与尺度因子有着密切的关系，前者随着后者的增大也减少，也就是说两者是负相关的关系，但是这只是使用与噪声信号，如果是其他信号，两者之间的则成正相关，如果能够充分的利用这种正相关的关系，就可以采取相应的措施消除噪音，将信号有效的提取出来。通常情况下，零模也存在一定的行波分量，如果遇到这种问题，可以利用空间线模行波的方式来进行距离的测量，这样产生的直接影响就是零模分量会不断地出现，这时就可以利用反射行波来避开，这是所说的反射行波主要是中间换位点产生的，正是因为这种反射行波具有幅值比较小的特点，所以完全可以利用这一优势之后选择适宜的门槛避开。通过上述这些阐释我们可以知道，电流行波要想能够实现故障测距，就需要解决两个问题，一个是能够精确的判定出故障点反射波，而另一个问题就是能够精确的判定出相邻母线之间存在的反射波。
2关键问题研究
2.1行波信号的计算处理
利用故障行波进行测距的关键是能够在母线端检测到故障行波。常规的行波脉冲检测方法是通过判断电流行波信号是否越过门槛值实现的，此方法抗干扰能力差，且难以精确地确定电流行波波头前沿到达的时刻。线路故障后的暂态行波从信号的角度来看是一个具有突变性质的、非平稳变化的信号，对于这种非平稳变化的信号，傅氏变换是无能为力的，因为傅氏变换是全频域的分析方法，它不能给出信号在何处突变以及变化剧烈程度等信息，因此它也不能对行波信号进行准确的数学描述。而小波变换的出现给突变信号的分析和研究带来生机，由于其时频局部化性能，使得它对于像行波信号这样的突变信号分析特别有用。使用B样条函数的导函数作为小波函数，将行波信号进行二进制小波变换。因为小波分量的模极大值与信号的尖锐变化点相对应，所以可以将小波分量的模极大值出现的时间确定为电流行波脉冲的到达时刻。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而根据不同尺度(频带)下小波变换的模极大值的大小及极性可以进一步识别被检测信号的性质，来自故障点的电流行波脉冲小波分量在一个有效尺度范围内都有较大的模极大值，而干扰信号只是在小尺度下(高频段)有较大幅度的模极大值。因此，用它可以比较容易地判断是来自故障点的有效电流行波脉冲还是其他干扰脉冲。
2.2电压过零故障优化
电压相角过零或接近零时发生故障，产生的电压、电流行波比较微弱，会造成保护或测距装置失败。然而，实际中绝大部分线路故障是绝缘击穿故障，电压过零或接近零故障的概率相当小。即便在这种情况线路发生了故障，在继电保护作用下，开关将跳开故障线路，之后在重合闸作用下，开关将重新闭合，由于故障点往往呈永久金属性短路性质，此时故障并未消失，开关重合所产生的电流行波将会在故障点和母线之间来回传递，因此，利用重合闸脉冲在故障点的反射仍然可以测出故障距离。
2.3小波变换法
小波变换法是根据行波信号在小波变换下的模极大值实现故障测距的一种方法。小波变换法的主要特点在于它能够同时在时域和频域考察行波信号的变化规律实现精确故障测距。
在上面的分析中，实际上已经使用了小波变换法的主要思想，即根据在某一尺度下的小波变换模极大值检测初始行波及来自于故障点的反射波，但尚未明确测距在哪个尺度下进行。实际上，小波变换下的模极大值与尺度（即频率）是密切相关的，在不同的尺度下，小波变换的模极大值的分布是不同的。在某一尺度下存在的小波变换模极大值，在另一个尺度下其模极大值未必出现。因此，根据任意尺度下的模极大值确定故障距离还未必可靠，必须考察行波信号在各个尺度下的模极大值的变化，最终确定真正的初始行波和故障点反射波出现的位置，即同时利用行波信号中的时域特征和频域特征，这是小波变换法区别于其它测距方法的最显著的特点。实施小波变换法测距时，可按下述步骤进行：构造特征行波并施行小波变换，以消除相邻母线反射波的影响；考察小波变换模极大值在不同尺度下的变化情况，以消除噪声干扰；通过设置门槛，去除其它非故障点反射波所产生的模极大值，如换位点产生的模极大值。
结语
暂态电流行波因含有丰富的时间和距离信息，目前被广泛应用于输电线路的故障测距中。本文分析了故障行波的形成和传播过程，详细介绍了两端电流行波故障测距和单端电流行波故障测距两种技术的基本原理和实现方法。两端电流行波法利用故障行波到达线路两端的时间差测距，具有测距原理简单、测距可靠、精确度高、技术成熟等优点，但它需要在线路两侧各安装一台现场装置，且要借助GPS和构建两侧通信通道，实现成本较高;单端电流行波法是通过测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间来计算故障距离的，该测距方法只需安装一台装置，投资小，但波形分析较复杂，测距成功率低。如何利用先进的理论和方法实现故障行波的有效识别，提高单端行波故障测距的精度将是未来的研究热点。
参考文献
［1］董新洲，葛耀中，徐丙垠，等．利用GPS的输电线路行波故障测距研究［J］．电力系统自动化，1996，20(12):37-40．
［2］董新洲，葛耀中，徐丙垠，等．新型输电线路故障测距装置的研制［J］．电网技术，1998，22(1):17-21．
［3］徐丙垠，李京，陈平，等．现代行波测距技术及其应用［J］．电力系统自动化，2001，25(23):62-65．
［4］董新洲．故障行波理论及其应用［G］∥第二届水力发电技术国际会议论文集．北京:中国电力出版社，2009:163-169．
论文作者:徐泽一
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期下
论文发表时间:2019/11/29
标签：故障论文; 极大值论文; 信号论文; 小波论文; 电流论文; 线路论文; 尺度论文; 《中国电业》2019年第12期下论文;