束洪春, 宋 晶, 田鑫萃

(昆明理工大學(xué)電力工程學(xué)院, 云南省昆明市 650051)

0 引言

單端行波測(cè)距能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵是故障點(diǎn)反射波的可靠檢測(cè)、有效表征、準(zhǔn)確甄別以及精確標(biāo)定[1-5]。文獻(xiàn)[1]提出利用初始行波與第2個(gè)反向行波得到的初步距離建立特征波對(duì),根據(jù)特征波對(duì)之間的極性關(guān)系可以識(shí)別第 2 個(gè)反向行波的來(lái)源。文獻(xiàn)[2]提出采用雙端法實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)反射波與對(duì)端母線反射波的辨識(shí)。文獻(xiàn)[3]提出了利用行波信號(hào)的 Lipschitz指數(shù)將行波信號(hào)的時(shí)頻特性聯(lián)系起來(lái),運(yùn)用最小二乘法擬合檢測(cè)到的第2個(gè)行波波頭的Lipschitz指數(shù),并據(jù)此確定故障行波的頻率成分及其到達(dá)時(shí)刻,計(jì)算故障距離。文獻(xiàn)[4]推導(dǎo)出二次側(cè)行波波頭衰減振蕩的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法給出衰減振蕩頻率與二次側(cè)傳輸電纜長(zhǎng)度的關(guān)系,并基于此,提出利用二進(jìn)小波變換、Prony分解以及單端工頻阻抗算法結(jié)合的單端組合測(cè)距方法;文獻(xiàn)[5]通過(guò)引入電壓行波,構(gòu)造“綜合行波極性”剔除母線兩端的健全線路末端反射波。這些方法大多是基于仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行研究,而對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的研究甚少。由行波網(wǎng)格圖的行波表征體系可知,故障點(diǎn)反射波可看作是初始行波經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)。因此,故障點(diǎn)反射波與初始行波具有一定的相似性。當(dāng)故障點(diǎn)反射波與故障初始行波具有很高的相似性(斜率和幅值)時(shí),則故障點(diǎn)反射波易于辨識(shí)。當(dāng)故障點(diǎn)反射波與故障初始行波相似度減小時(shí),則故障點(diǎn)反射波不易辨識(shí)。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)行波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),雷擊閃絡(luò)故障電流行波的初始行波的幅值很大,而故障點(diǎn)反射波的幅值較故障初始行波的幅值小很多,且雷擊閃絡(luò)故障往往是金屬性故障,對(duì)端母線反射波的幅值也較小[6-8]。當(dāng)故障初始行波與故障點(diǎn)反射波(對(duì)端母線反射波)相差較大時(shí),在同一坐標(biāo)軸上,無(wú)論是從機(jī)器視角還是人眼視角,故障點(diǎn)反射波都難辨識(shí)出。因此,對(duì)于雷擊引起的閃絡(luò)故障行波采用傳統(tǒng)的故障點(diǎn)反射波辨識(shí)方法,不易識(shí)別出[9-11]。對(duì)于雙回線路行波測(cè)距,慣常采用相模變換得到單一模量后[12],使用單回線路行波測(cè)距算法實(shí)現(xiàn)故障定位,但該方法不適用于局部耦合不等長(zhǎng)的雙回線路,而在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中,80%以上的輸電線路都不是完全等長(zhǎng)的,而對(duì)于不等長(zhǎng)的雙回線路的故障測(cè)距算法研究甚少[13]。同時(shí),這樣的測(cè)距算法,往往忽略了雙回線路故障行波傳播的特點(diǎn)。文獻(xiàn)[14]提出了采用基于回路電流故障主導(dǎo)波頭到達(dá)時(shí)差的輸電線路故障測(cè)距,該方法采用觀測(cè)端的故障線路和健全線路各自檢測(cè)到一次屬于它自己電流互感器(TA)所觀測(cè)的故障初始行波進(jìn)行故障測(cè)距,但該方法未討論其最適合應(yīng)用的場(chǎng)景以及是否適用于不等長(zhǎng)雙回線路。

本文分析了不等長(zhǎng)雙回線路單回線路發(fā)生單相接地故障時(shí),故障行波在雙回線路中的傳播路徑,并得到故障回線和健全回線量測(cè)端兩個(gè)坐標(biāo)軸上觀測(cè)到的行波波頭在時(shí)間軸上的分布特點(diǎn),基于此提出了采用故障線路量測(cè)端和非故障線路量測(cè)端兩個(gè)尺度上辨識(shí)出屬于自己TA所觀測(cè)的故障初始行波到達(dá)時(shí)刻,實(shí)現(xiàn)了不等長(zhǎng)雙回線路故障測(cè)距?；谛胁▊鞑ヂ窂降膯味诵胁ㄐ路椒ㄏ啾容^傳統(tǒng)單端行波測(cè)距,它利用兩個(gè)量測(cè)端觀測(cè)到的行波分布特點(diǎn),易于確定故障行波的性質(zhì),且于健全線路量測(cè)端觀測(cè),故障初始行波與含有故障信息的故障行波(以下簡(jiǎn)稱健全回線初始行波),其幅值和斜率,相差較小,能夠可靠地檢測(cè)、標(biāo)定和辨識(shí)出,特別適用于雷擊閃絡(luò)故障引起的電流行波,且健全回線初始行波不受過(guò)渡電阻折反射的影響;與傳統(tǒng)的雙端行波測(cè)距比較,它無(wú)須雙端通信。

1 利用單側(cè)信息的不等長(zhǎng)雙回線路行波測(cè)距

現(xiàn)將不等長(zhǎng)雙回線路拆開成如圖1所示的結(jié)構(gòu)。由圖1可知,雙回線路一回線路故障,一方面,起始故障行波由故障點(diǎn)經(jīng)故障回線傳播至量測(cè)端;另一方面,故障行波由故障點(diǎn)經(jīng)健全回線傳播至量測(cè)端。由文獻(xiàn)[12]可知,可將起始故障行波由故障點(diǎn)經(jīng)故障回線傳播至量測(cè)端對(duì)應(yīng)TA視為“首端”,并稱該行波為故障回線初始行波;將起始故障行波由故障點(diǎn)經(jīng)健全回線傳播至量測(cè)端對(duì)應(yīng)的TA視為“末端”,并稱該行波為健全回線初始行波,雙回線路“l(fā)1+l2”視為“被檢測(cè)線路”。

圖1 不等長(zhǎng)雙回線路測(cè)距示意圖Fig.1 Schematic diagram of fault location for unequal-length double-circuit lines

根據(jù)圖1和雙端測(cè)距公式,得到故障點(diǎn)距離“首端”的距離xf為:

(1)

式中:xf為離開“首端”的距離;t1為故障初始行波到達(dá)“首端”TA的時(shí)刻;t2為健全回線初始行波到達(dá)“末端”TA的時(shí)刻。

由式(1)可知,若能辨識(shí)出故障回線初始行波和健全回線初始行波,就能采用式(1)進(jìn)行故障測(cè)距。

2 由同側(cè)TA1和TA2觀測(cè)到的行波(群)分析與辨識(shí)

由文獻(xiàn)[14]可知:①對(duì)于等長(zhǎng)雙回線路,若健全回線量測(cè)端檢測(cè)到的電流行波是故障回線故障行波的透射波,則其小波變換模極大值小于故障回線的故障行波小波變換模極大值,且兩者極性相反;②若TA1和TA2量測(cè)端檢測(cè)到的行波為量測(cè)端其他健全回線末端反射波,則兩者的極性相同,且幅值相等;③若健全回線量測(cè)端檢測(cè)到健全回線故障初始行波,則它與故障回線初始行波同極性?；诖?可以辨識(shí)出健全回線初始行波。而對(duì)于不等長(zhǎng)雙回線路,于TA1和TA2量測(cè)端觀測(cè),故障回線對(duì)端母線反射波與健全回路故障初始行波不是同時(shí)刻到達(dá)量測(cè)端,分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)引起的反射波也會(huì)到達(dá)量測(cè)端,因此對(duì)于不等長(zhǎng)雙回線路,需要分析其是否影響健全回線初始行波的辨識(shí)。

現(xiàn)分別討論故障回線長(zhǎng)度lF小于健全回線長(zhǎng)度lnF以及故障回線長(zhǎng)度lF大于長(zhǎng)度lnF時(shí),在量測(cè)端TA1和TA2觀測(cè)到的行波群的性質(zhì)。

1)故障回線長(zhǎng)度lF小于非故障回線長(zhǎng)度lnF

不等長(zhǎng)雙回線路結(jié)構(gòu)如圖2所示,其中l(wèi)1=150 km,l2=160 km,l1

圖2 不等長(zhǎng)雙回線路(l1

由圖2可知,TA1檢測(cè)到的故障初始電流行波為:

(2)

式中:uf為故障點(diǎn)處的電壓行波;Zc和γ分別為Ⅰ回線或Ⅱ回線對(duì)地的波阻抗和傳播常數(shù);xf為距離故障回線TA的距離;βM為M端反射系數(shù)。

故障初始電流行波經(jīng)M端透射至Ⅱ回線路,量測(cè)端TA2檢測(cè)到的故障初始行波為:

(3)

式中：αM為M端折射系數(shù)。

由式(1)和式(2)可知,TA1檢測(cè)到的故障初始行波幅值與TA2檢測(cè)到的故障初始行波的透射波之比滿足:

(4)

M端反射系數(shù)βM和折射系數(shù)αM與出線的關(guān)系分別為βM=(nM-1)/(nM+1),αM=2/(nM+1),其中nM為M端出線數(shù)。

由式(3)可知,當(dāng)nM>1,表明只要量測(cè)端母線除故障線外的出線數(shù)大于1,則故障初始行波的幅值大于其透射波的幅值。對(duì)于雙回線路,均滿足式(3)?；诖?可以判別出故障回線。

當(dāng)lF

(5)

式中:βR為Ⅰ回線中阻抗不連續(xù)處的反射系數(shù),且βR=(Zc,RN-Zc,MR)/(Zc,RN+Zc,MR);αF=2Rf/(Zc+2Rf)，為故障點(diǎn)反射波系數(shù)。

由式(5)可知,若上游線路MR的波阻抗Zc,MR小于下游線路RN波阻抗Zc,RN,則于故障回線量測(cè)端TA1觀測(cè)到的極性與故障初始行波反極性;反之,則與故障初始行波同極性。

同時(shí),故障回線對(duì)端母線反射波也先于健全回線初始行波到達(dá)量測(cè)端。

(6)

式中:βN為N端反射系數(shù)。

同時(shí),故障行波由故障點(diǎn)傳播至N端,再經(jīng)健全回線傳播至TA2,TA2量測(cè)端檢測(cè)到的故障初始行波為:

(7)

式中:αN為N端折射系數(shù)且αN=2/(nN+1)，其中nN為N端出線數(shù)。

由式(7)可知,健全回線初始行波不受故障點(diǎn)過(guò)渡電阻的影響。由式(5)和式(6)可知,若忽略故障行波在線路中傳播的損耗,TA1檢測(cè)到的iTA1,R的幅值與故障回線對(duì)端母線反射波幅值之比為:

(8)

由式(8)可知,iTA1,R的幅值取決于R處的不連續(xù)程度,iTA1,N的幅值取決于N端母線的出線數(shù)目。

同理,由式(6)和式(7)可知,若忽略故障行波在線路中傳播的損耗,TA1檢測(cè)到的對(duì)端母線反射波iTA1,N與健全回線故障初始行波iTA2，f同極性且幅值滿足:

(9)

綜上分析可知,過(guò)渡電阻阻值越大,N端出線越多,則故障回線對(duì)端反射波iTA1,N的幅值越大。若線路發(fā)生金屬性故障,αF≈0,故障回線對(duì)端母線反射波幅值較小。可見,當(dāng)線路發(fā)生雷擊閃絡(luò)故障時(shí),接地電阻阻值很小,故故障回線對(duì)端母線反射波的幅值很小,不易辨識(shí)。

由式(3)和式(7)可知,TA2檢測(cè)到的透射波與TA2檢測(cè)到的故障初始行波反極性,若忽略故障行波在線路上的傳播損耗,其幅值之比為:

(10)

由式(10)可知,iTA2,r和iTA2,f的幅值之比大小與M端和N端的母線接線形式的關(guān)系如附錄A表A1所示。由表A1可知,至少有2/3概率故障初始行波的透射波幅值小于健全回線故障初始行波幅值,而只有當(dāng)N端母線和M端母線的出線數(shù)滿足nN+1>2nM時(shí),即N端的出線數(shù)目要大于2倍的M端母線出線數(shù)目,故障初始行波的透射波幅值才大于健全回線初始行波,但是這樣的接線方式在220 kV以上的輸電網(wǎng)并不常見。可見,一般情況下故障初始行波的透射波幅值小于健全回線初始行波。因此,于健全回線量測(cè)端,以故障初始行波的透射波為基準(zhǔn),健全回線故障初始行波易于辨識(shí)。

現(xiàn)假設(shè)Ⅰ回線路距離M端56 km發(fā)生A相接地故障,過(guò)渡電阻為10 Ω,故障初相角為90°,M量測(cè)端TA1和TA2的故障相電流行波及其對(duì)應(yīng)的小波變換模極大值如圖3所示。在圖3(a)中,故障回線量測(cè)端觀測(cè)到的行波1為故障回線初始行波,2為健全線路lM1末端反射波,3為故障點(diǎn)反射波,4為健全線路lM2末端反射波,5為健全線路lM1末端第二次反射波,6為分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)反射波的透射波,7為故障回線N端反射波,8為反映xf+lM1的健全線路末端反射波,9為健全回線初始行波的透射波,10為故障點(diǎn)第二次反射波,11為反映l1+l2長(zhǎng)度的N端反射波。在圖3(b)中,健全回線量測(cè)端觀測(cè)到的行波1′為故障初始行波的透射波,2′為健全線路lM1末端反射波,3′為故障點(diǎn)反射波的透射波,4′為健全線路lM2末端反射波,5′為健全線路lM1末端第二次反射波,6′為分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波,7′為Ⅰ回線N端反射波的透射波,8′為反映xf+lM1的健全線路末端反射波,9′為健全回線初始行波,10′為故障點(diǎn)第二次反射波的透射波,11′為反映l1+l2長(zhǎng)度的N端反射波。

圖3 不等長(zhǎng)雙回線(l1

由上述分析,當(dāng)故障回線長(zhǎng)度lF小于非故障回線長(zhǎng)度lnF,于故障回線TA1量測(cè)端,分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波的透射波(6)、故障回線N端反射波(7)會(huì)先于健全回線初始行波透射波(9)到達(dá)量測(cè)量測(cè)端TA1;于健全回線TA2量測(cè)端,分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波(6′)、故障回線N端反射波的透射波(7′)也會(huì)先于健全回線初始行波(9′)到達(dá)量測(cè)端TA1,但是分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波和故障回線N端反射波的幅值很小,不會(huì)影響檢測(cè)與辨識(shí)。

2)故障回線長(zhǎng)度lF大于非故障回線長(zhǎng)度lnf

不等長(zhǎng)雙回線路結(jié)構(gòu)如圖4所示,其中l(wèi)1=160 km,l2=150 km,l1>l2。若假設(shè)Ⅰ回線路于F點(diǎn)發(fā)生單相接地故障,故障行波在雙回線路中的傳播路徑如圖4中虛線所示。

圖4 不等長(zhǎng)雙回線路(l1>l2)Ⅰ回線路發(fā)生故障下故障電流行波的傳播路徑Fig.4 Propagation path of fault current traveling wave under circuit Ⅰ fault of unequal-length double-circuit lines (l1>l2)

由圖4可知,當(dāng)lF>lnF,從理論上來(lái)說(shuō),于故障回線TA1檢測(cè)到分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)反射波iR先于健全回線故障初始行波到達(dá)量測(cè)端,而對(duì)端母線反射波會(huì)滯后于健全回線故障初始行波到達(dá)量測(cè)端,因此對(duì)端母線反射波不會(huì)影響健全回線初始行波的辨識(shí)?，F(xiàn)假設(shè)Ⅰ回線路距離M端56 km發(fā)生單相接地故障,過(guò)渡電阻為10 Ω,故障初相角為90°,M量測(cè)端TA1和TA2的故障相電流行波及其對(duì)應(yīng)的小波變換模極大值如圖5所示。在圖5(a)中,故障回線量測(cè)端觀測(cè)到的行波1為故障回線初始行波,2為健全線路lM1末端反射波,3為故障點(diǎn)反射波,4為健全線路lM2末端反射波,5為健全線路lM1末端第二次反射波,6為分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波,7為Ⅱ回線N端反射波的透射波,8為反映xf+lM1的健全線路末端反射波,9為健全回線初始行波的透射波,10為Ⅰ回線N端反射波,11為故障點(diǎn)第二次反射波,12為反映l1+l2長(zhǎng)度的N端反射波。在圖5(b)中,健全回線量測(cè)端觀測(cè)到的行波1′為故障初始行波的透射波,2′為健全線路lM1末端反射波,3′為故障點(diǎn)反射波的透射波,4′為健全線路lM2末端反射波,5′健全線路lM1末端第二次反射波,6′為分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波,7′為Ⅰ回線N端反射波的透射波,8′為反映xf+lM1的健全線路末端反射波,9′為健全回線初始行波,10′為故障點(diǎn)第二次反射波的透射波,11′為反映l1+l2長(zhǎng)度的N端反射波。

通過(guò)上述仿真分析可知,當(dāng)故障回線長(zhǎng)度lF大于非故障回線長(zhǎng)度lnF,于故障回線TA1量測(cè)端,分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波的透射波(6)、健全回線N端反射波(7)會(huì)先于健全回線初始行波透射波 (9)到達(dá)量測(cè)量測(cè)端TA1;于健全回線TA2量測(cè)端,分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波(6′)、健全回線N端反射波的透射波(7′)會(huì)先于健全回線初始行波(9′)到達(dá)量測(cè)端TA1,但是分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波和健全回線N端反射波的幅值很小,不會(huì)影響檢測(cè)與辨識(shí)。

圖5 不等長(zhǎng)雙回線路(l1>l2)Ⅰ回線路發(fā)生故障下M量測(cè)端故障電流行波及其小波變換模極大值Fig.5 Fault current traveling wave and wavelet transform modulus maxima of M measurement terminal under circuit Ⅰ fault of unequal-length double-circuit lines (l1>l2)

3 新單端行波測(cè)距與傳統(tǒng)單端行波測(cè)距和雙端行波測(cè)距比較

由上述分析可知,對(duì)于不等長(zhǎng)雙回線路單回線路發(fā)生單相接地故障,由量測(cè)端觀測(cè)到的分塔處阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波幅值較小不會(huì)影響健全回線故障初始行波的辨識(shí),而故障回線對(duì)端母線反射波是否影響健全回線初始行波的辨識(shí)與故障點(diǎn)過(guò)渡電阻有關(guān)。附錄A表A2梳理了基于行波傳播路徑的新單端行波測(cè)距與傳統(tǒng)單端行波測(cè)距和雙端行波測(cè)距所需辨識(shí)的行波波頭的表達(dá)式。由表A2可以得到以下結(jié)論。

1)新單端行波測(cè)距和傳統(tǒng)雙端行波測(cè)距所需的行波波頭與故障點(diǎn)過(guò)渡電阻的折反射無(wú)關(guān),而傳統(tǒng)單端行波與故障點(diǎn)過(guò)渡電阻的折反射有關(guān),且故障點(diǎn)過(guò)渡電阻越大,對(duì)端母線反射波幅值越大而故障點(diǎn)反射波幅值越小。

2)對(duì)于等長(zhǎng)雙回線路,故障回線對(duì)端母線反射波與健全回線初始行波同時(shí)刻到達(dá)量測(cè)端。可見,若傳統(tǒng)單端行波測(cè)距采用故障點(diǎn)反射波進(jìn)行測(cè)距,則半線長(zhǎng)內(nèi)故障,線長(zhǎng)引起的行波衰減程度小于新單端行波測(cè)距。而半線長(zhǎng)外故障,線長(zhǎng)引起的行波衰減程度大于新單端行波測(cè)距。因此,在傳統(tǒng)單端行波測(cè)距可以測(cè)距的線長(zhǎng)范圍,新單端行波測(cè)距均可可靠測(cè)距。

3)對(duì)于雷擊閃絡(luò)故障,故障點(diǎn)往往是金屬性接地,因此對(duì)端母線反射波的幅值很小,同時(shí)雷擊閃絡(luò)引起的電流行波中含有的雷電流高頻分量沿線路傳播中衰減最快,因此于故障回線量測(cè)端,故障初始行波遠(yuǎn)大于故障點(diǎn)反射波,以故障初始行波為基準(zhǔn),不易辨識(shí)。

4)傳統(tǒng)雙端行波測(cè)距兩端需要同步,新單端行波測(cè)距不要兩端同步。

為了進(jìn)一步比較三種行波測(cè)距,提取出了各個(gè)指標(biāo),具體情況如附錄A表A3所示。由表A3可知,新單端行波測(cè)距性能優(yōu)于傳統(tǒng)單端行波測(cè)距,稍弱于傳統(tǒng)雙端行波測(cè)距,可作為雙端行波測(cè)距的一種補(bǔ)充,特別適合于只有一端裝有行波測(cè)距或是兩端存在同步誤差的場(chǎng)景。

4 測(cè)距實(shí)例驗(yàn)證

4.1 測(cè)距算法主要步驟

由上述分析可知,無(wú)論雙回線路是否等長(zhǎng),當(dāng)雙回線路中的單回線路發(fā)生接地故障,于雙回線路的TA1和 TA2量測(cè)端均能檢測(cè)到來(lái)自故障點(diǎn)的初始行波,故采用式(1)可以實(shí)現(xiàn)雙回線路故障測(cè)距,算法關(guān)鍵步驟如下。

步驟1：讀取由TA1和TA2所獲取的故障行波數(shù)據(jù),并采用3次樣條小波函數(shù)對(duì)TA1和TA2所獲取的電流行波進(jìn)行檢測(cè)和標(biāo)定。

步驟2：根據(jù)步驟1比較TA1和TA2的首個(gè)行波的小波變換模極大值,較大值對(duì)應(yīng)的TA所在的回線為故障回線,據(jù)此實(shí)現(xiàn)故障回線的判斷。同時(shí),截取[t0,t0+(l1+l2)/v]時(shí)窗長(zhǎng)內(nèi)電流行波小波變換模極大值的檢測(cè)和標(biāo)定結(jié)果,形成健全回線和故障回線的時(shí)刻—幅值極性矩陣分別為:

(11)

(12)

步驟3:根據(jù)故障回線的時(shí)刻—幅值極性矩陣MF確定MF1為故障回線初始行波。

步驟4：以Mn為基準(zhǔn),若存在|tnp-tFp|≤4 μs(p=2,3,…,j;q=2,3,…,k)且Mnp-MFq≈0,則判斷Mnp和Mnq為健全線路末端反射波;若|tnp-tFp|≤4 μs,且|Mnp|>|MFq|,Mnp/MF1>0,則Mj為健全回線初始行波。

步驟5:根據(jù)步驟3得到故障回線初始行波到達(dá)時(shí)刻為tF1;根據(jù)步驟4得到健全回線初始行波到達(dá)時(shí)刻為tnp,則可以根據(jù)式(1)得到故障距離。

步驟6:若p=2,3,…,j,q=2,3,…,k,均不滿足|tnp-tFq|≤4 μs,且Mnp/Mn1<0,則Mnp可能為健全回線初始行波,根據(jù)式(1)得到可能的故障距離。

對(duì)于單端行波測(cè)距,只有正確辨識(shí)出故障點(diǎn)反射和對(duì)端母線反射波,才能保證測(cè)距結(jié)果是可靠的。上述測(cè)距算法采用兩個(gè)量測(cè)端觀測(cè)到的故障行波的時(shí)刻、幅值和極性來(lái)保證測(cè)距的可靠性,但是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),往往很難保證故障行波的時(shí)刻、幅值和極性均滿足步驟3和步驟4,針對(duì)此情況,若滿足步驟6,從理論上說(shuō),得到一個(gè)可能的故障距離。因此,需要借助更多信息進(jìn)行進(jìn)一步判斷[15],這是作者后續(xù)研究的內(nèi)容。

4.2 實(shí)例分析及驗(yàn)證

2013年9月21日01:32:07,某220 kV電網(wǎng)大(理)—蘇(屯)Ⅱ回線路A相遭受雷擊,發(fā)生閃絡(luò)故障,大蘇線接線如附錄A圖A10所示。于蘇屯站TA1和TA2量測(cè)端獲取到的時(shí)域波形如附錄A圖A2所示,對(duì)應(yīng)的小波變換模極大值如附錄A圖A3所示。所有算例中采樣頻率為1 MHz。

采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和式(1)計(jì)算得到的故障測(cè)距結(jié)果如表1所示。

表1 采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到的測(cè)距結(jié)果Table 1 Fault location results obtained by using measured data

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)不等長(zhǎng)雙回線路,提出了采用同一觀測(cè)端的故障線路和健全線路各自檢測(cè)到一次屬于它自己TA所觀測(cè)的故障初始行波的雙端原理單側(cè)數(shù)據(jù)的故障定位方法,大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明該測(cè)距方法具有以下特點(diǎn)。

1)采用同側(cè)故障線路量測(cè)端和非故障線路量測(cè)端聯(lián)合觀測(cè)和辨識(shí)故障行波,可以可靠地辨識(shí)出故障行波的性質(zhì),提高單端測(cè)距的可靠性。

2)該測(cè)距方法能夠?qū)崿F(xiàn)不等長(zhǎng)雙回線路的可靠和精確測(cè)距,且無(wú)須雙端通信。

3)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),往往很難保證故障行波的時(shí)刻、幅值和極性均滿足本文所提的方法。如何借助更多信息,進(jìn)一步確定故障位置是后續(xù)繼續(xù)研究的內(nèi)容。

附錄見本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

束洪春(1961—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：電力系統(tǒng)新型繼電保護(hù)與故障測(cè)距、故障錄波、數(shù)字信號(hào)處理及應(yīng)用等。E-mail： kmshc@sina.com

宋 晶(1979—)，女，博士研究生，主要研究方向：新型繼電保護(hù)與故障測(cè)距。E-mail： 8680622@qq.com

田鑫萃(1986—)，女，通信作者，博士，講師，主要研究方向：新型繼電保護(hù)與故障測(cè)距、高壓直流線路控制與保護(hù)。E-mail： 1105479731@qq.com