文档介绍：基于行波法的输电线路故障测距的研究
基于行波法的输电线路故障测距的研究
摘要:在介绍单端和双端行波法故障测距原理的基础上,着重讨论小波变换的基本理论及其模极大值理论在行波测距中的应用,提出故障暂态分量奇异性的墓本判据和补充判据。大量的仿真表明,本方法有效且有很高的测距精度。
关键词: 行波;故障测距;小波变换
中图分类号: TM726 文献标识码: A 文章编号:
引言
本文提出一种利用故障生成的高频暂态电流信号进行测距的方案,通过小波变换工具检测故障行波到达测量端的时间以实现故障测距。理论分析和大量的Mat lab仿真结果表明,该方案具有测距精度和稳定性好的优点,可应用于电力系统的故障定位。
1 单端和双端行波测距方法的比较
行波测距法是利用测量行波的传播时间以确定故障位置,即采集故障行波信号,并对其进行分析,以实现故障定位。行波法按采用单端或双端的电气量又分为单端法和双端法。
(l) 单端行波法
在输电线路发生故障时, 故障产生的电流行波在故障点于母线之间来回反射。单端法通过母线处感受到的故障初始行波脉冲与由故障点反射回来的行波脉冲之间时间差Δt 测距。基本原理如下:以短路故障为例,设线路长度为L,波速度为v,故障点距离M 端为X ,故障初始行波与由故障点反射波到达母线的时间分别为Tm1,Tm2 则故障距离X为
X=1/2 vΔt=1/2(Tm1-Tm2)[1]
(2) 双端行波法
设故障初始行波波头到达两侧母线的时间分别为Tm和Tn,安装于线路两端的测距装置记录下故障行波波头到达两侧母线的时间,则故障距M端距离x可由下式计算:
X=(Tm-Tn)V/2+L/2 [2]
由式[2]可知,其测距关键在于准确记录电流行波到达线路两端的时间,误差应在数个µs内,以保证故障测距误差在数百米以内,它需要专用的同步时间单元。随着GPS 的广泛应用, 利用基于GPS的同步时钟输出,能够实现两端测距装置1μs的精确同步,但要增加故障测距装置的成本。通过上述分析比较, 双端行波测距法仅利用故障产生的第一个行波波头信号,不受故障点透射波的影响,而且初始行波一般比较强烈,线路过渡电阻的电弧特性、系统运行方式变化、线路分布电容及负荷电流等对测距准确性不会造成较大影响,故测距较为可靠。
2 小波理论及其在双端行波测距中的应用
(1)连续小波变换(CWT)
设Ψ(t)?L²(R)是满足容许性条件的母小波,母小波通过平移和伸缩产生一个函数族Ψa,b(t)=[a]¯½Ψ[(t-b)/a];a,b≤Ψ,a≠0,称为连续小波,其中a是尺度参数,b是平移参数。信号f(t)?L²(R)的连续小波变换为:WTf(a,b)≤f;Ψa,b≥[a]¯½{ƒ(t)•Ψ[(t-b)/a]dt[3]
其中[Ψa,b(t)]是Ψa,b(t)的共轭。
(2)离散小波变换(DWT)
实用的小波变换是离散信号二进小波变换,取a=2jk;j,k?Z。则小波函数Ψa,b(t)变为:2¯½Ψ(2¯j•x-k),(x),j=0,1,2,K,j?Z。相应的DWT为: