利用故障行波固有頻率的單端行波故障測距法.pdf

1、行波故障測距法按所需故障信息可分為單端和雙端實(shí)現(xiàn)方法，雙端法不依賴行波在線路上的多次反射現(xiàn)象因此可靠性和計算精度較高，但同時它的成本較高。單端行波測距法由于僅需單端信息，不需時鐘同步設(shè)備和通訊設(shè)備，與雙端法相比在經(jīng)濟(jì)性上有相當(dāng)大的優(yōu)勢，但現(xiàn)有的單端測距實(shí)時算法可靠性較差，因此單端行波測距法是行波測距的研究熱點(diǎn)之一。 本文提出了一種僅利用單端行波的頻率信息進(jìn)行精確故障定位的新方法。與傳統(tǒng)的基于電報方程的行波分析方法不同，本論文把有

2、損的均勻傳輸線等效為多端口網(wǎng)絡(luò)，兩端相連的電力系統(tǒng)等效為集總電路，然后把它們當(dāng)作一個整體建立數(shù)學(xué)模型。在這個數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上推導(dǎo)輸電線端點(diǎn)處的電流和電壓在拉普拉斯域的函數(shù)表達(dá)式，然后由函數(shù)表達(dá)式的特征公式可以得到行波函數(shù)的極點(diǎn)與線路長度、邊界條件三者的數(shù)學(xué)關(guān)系。另一方面，各個極點(diǎn)的位置(在本文中統(tǒng)一稱為行波固有頻率)與對行波波形進(jìn)行頻譜分析得到的各個頻率峰值點(diǎn)一一對應(yīng)。于是在線路參數(shù)已知的條件下，利用適當(dāng)?shù)念l譜估計方法提取行波的固有頻率(

3、一般采用主成分)，結(jié)合邊界條件即輸電線終端連接的系統(tǒng)等效阻抗即可精確計算形成固有頻率的兩個反射點(diǎn)之間的線路長度，對故障行波固有頻率兩個反射點(diǎn)之間(一端為本端母線，另一端為故障點(diǎn))的線路長度就是故障距離。 從理論上推導(dǎo)了單相或多相線路、無損或有損輸電線、線路參數(shù)與頻率無關(guān)或相關(guān)等多種情況下故障行波固有頻率與線路長度、邊界條件三者的數(shù)學(xué)關(guān)系，使理論基礎(chǔ)完善。然后討論了新算法的實(shí)現(xiàn)必須考慮的幾方面問題： 首先研究了算法在不同故

4、障方式下的實(shí)現(xiàn)方法及其適用性。在此基礎(chǔ)上對單相接地故障時的“?；祀s”現(xiàn)象從理論分析和仿真計算兩方面出發(fā)進(jìn)行了分析。提出了提高計算精度的新算法。 研究了對故障行波固有頻率主成分進(jìn)行頻率估計的方法。對傳統(tǒng)頻域頻率變換方法、時頻域方法和基于諧波模型的頻譜估計方法在提取故障行波固有頻率主成分應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比分析。 討論了不同的母線結(jié)構(gòu)對算法的影響。母線結(jié)構(gòu)的變化將引起行波波頭形狀的變化和頻譜上干擾頻率的產(chǎn)生，前者不會對固