基于小波分析超高压输电线路故障生成暂态电流测距研究.pdfVIP

2000年lO月步入新世纪的中国电机工程——中国电机工程学会第六届青年学术会议论文集 中国·武汉 基于小波分析的超高压输电线路故障生成暂态电流测距研究 林湘宁1 刘沛2 刘世明 l：华中科技大学与东方电子信息产业集团联建企业博士后工作站，东方电子综自所264001姻台 2：华中科技大学电力系430074武汉 摘要提出利用故障生成的高频电流哲态分量进行故障定位的思想．通过与行波测距的比较，指出两者本质上 的一致性．仿真试验表明，在合适的小波滤波器和小波分解算法的作用下．暂态测距与利用方向行波测距的精度 基本相同．与行渡测距一样。其在测距精度上不受故障类型、接地电阻、线路长度、采样率、系统运行方式的影 响．具有良好的波头定位能力。由于本方案只利用故障线路模电流信息．从而具有更好的适应系统运行方式的能 力． 关键词电力系统，哲态电流，故障测距．小波算法 中图分类号：TM773文献识别码：A． 超高压输电线路故障测距的方法可概括为两类：一类是阻抗法，另一类是行波法IlI。在实现上．阻抗 算法需要做一些简化假设，而这些假设常常带来很大的误差。行波测距具有响应速度快、不受系统振荡和 CT饱和影响等优点，但它需要同时获得超高频的电压和电流信号构成方向行波，而现有的电压传感器很 难保证在传送高频信号时不失真，因此在实际应用中可能造成较大的误差；如果利用健全线路的电流构成 方向行波，在母线无其他出线的场合将失效。 最近提出了一种利用故障生成高频暂态电压信号进行测距的方案1”，这种方案需借助专门设计的电压 传感器方可实现。研究表明，普通电流传感器可以无失真地传送数百kHz的高频信号．因此．利用高频暂 态电流测距基本上无须增加新的成本。通过下面的分析可以发现，如果选择合适的波头定位手段，仅利用 故障生成高频暂态电流信号完全可以达到理想的测距精度。借 助近十年间在工程应用领域取得极大成功的新型信号分析理论 _，J、波分析。可以实现行波波头灵敏检测。 1．利用暂态电流的故障测距理论 行波畏I距的原理可用图1的行波网格图表述…。图中mn为 一单相线路．对于三相线路．可以通过模变换分解为互相独立 的模分量后分析，因此图l中阐述的原理依然适用于三相线路。 设短路点F距离m点小于1／2线路全长，并设r、一分别 为行波从故障点运动到母线m、n所花费的时间，l【lTI、lc_1为行 波在母线m、n处的反射系数，并设行波在故障点的反射系数 为l【r，折射系数为l(t。根据图l，可知母线m处检测到的电压 ‰O)和电流‘(，)为多次入射波和反射波的叠加，可写成 林湘宁，男，1970年生，华中科技大学与烟台东方电子信息产业集团联合培养的企业博士后．研究方向为现代信号处理技 术在继电保护中的应用． 中国·武汉 林湘宁：基于小波分析的超高压输电线路故障生成暂态电流测距研究 ～(o=峰(卜f)+锄川一f)+‘‘，即。一3r)+≈^轨。一3r))+r¨ +‘‰(’-r-2t)+％州t-r-∥)“ 一瓿嘶q-r-20+撕啪--F-29)+A／ 式中，uF(r)为故障点附加电源电势：Zc为线路波阻抗。 在行波测距理论中，首先根据(3)、(4)式．将相电压、电流合成正向行波UI(t)和反向行波u2(t)： (3) u2(t)=[um(t)-Zcim(t)】，2 uKt)=[u。(1)+zciⅢ(t)]，2 (4) 结合(1)、(2)式．有 (5) (6) 坼(，J=k“F(，-r)f七疋“FO一埘+‘七一七f吁p一卜2rg+A“2∞=ⅣF(，一f)+女，k卟(r一3f)+^鼻卟f，一卜2r+^ (5)、(6)式即为行波测距时所采用的信号。在单端测距的场合，利用(5)式提取正向行波作为模板，用(6) 式提取故障点的反射波，通过比较与(5)式匹配的程度判断是否为故障点反射波；在用于两端测距时，单独 利用(5)或(6)式即可定位初始行波波头。 比较(2)、(5)、(6)式，很容易发现，它们均