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帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距方法及系統(tǒng)與流程

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帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距方法及系統(tǒng)與制造工藝

本發(fā)明屬于故障檢測(cè)領(lǐng)域,尤其涉及一種帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距方法及系統(tǒng)。



背景技術(shù):

由于配電網(wǎng)是向負(fù)荷分配電能的末端環(huán)節(jié),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分支眾多,因此容易發(fā)生接地故障尤其是單相接地故障。當(dāng)發(fā)生單相接地故障后如果不及時(shí)處理,可能會(huì)引發(fā)故障擴(kuò)散,對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行造成危害。因此,快速、準(zhǔn)確的故障定位技術(shù)對(duì)配網(wǎng)安全運(yùn)行以及保證供電可靠性具有重要意義。

故障測(cè)距是指利用故障線路上的電氣信息對(duì)故障距離進(jìn)行直接計(jì)算,主要有阻抗法和行波法2類(lèi)方法。阻抗法主要利用故障時(shí)線路上的電壓,電流信息計(jì)算線路阻抗,進(jìn)而推算故障距離,阻抗法應(yīng)用簡(jiǎn)單,成本便宜,但容易受到接地電阻及負(fù)荷等因素的影響。行波法主要是利用發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)行波到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間來(lái)推算故障距離。考慮到配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分支眾多,使得暫態(tài)行波的折射波、反射波過(guò)多,不宜分辨,對(duì)測(cè)距的精度產(chǎn)生一定的影響。

我國(guó)中壓配網(wǎng)中性點(diǎn)廣泛采用經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式。近年來(lái)隨著容量、耐壓和可靠性的逐漸提高,電力電子開(kāi)關(guān)器件因其動(dòng)作的迅速性而開(kāi)始應(yīng)用于諧振接地系統(tǒng)中消弧線圈的調(diào)節(jié),如“調(diào)匝式”消弧線圈阻尼電阻的投切,“調(diào)容式”消弧線圈補(bǔ)償電容的投切等。

而現(xiàn)有的單相接地故障測(cè)距方法需要測(cè)量故障線路的正、負(fù)、零序電壓電流數(shù)據(jù),根據(jù)電壓電流之間的關(guān)系列寫(xiě)相關(guān)矩陣,根據(jù)迭代法計(jì)算故障距離。該方法使得實(shí)際測(cè)量中數(shù)據(jù)采集量多且速度慢,由于現(xiàn)有的單相接地故障測(cè)距方法采用迭代法計(jì)算故障距離,浪費(fèi)大量的時(shí)間,導(dǎo)致故障測(cè)距方法的實(shí)時(shí)性不足。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本發(fā)明的第一目的是提供一種帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距方法。

帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈為并聯(lián)連接電感以及阻尼電阻,當(dāng)帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障時(shí),與阻尼電阻串聯(lián)的反并聯(lián)晶閘管一直處于關(guān)斷狀態(tài)。

本發(fā)明的一種帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距方法,具體包括:

步驟1:利用微處理器來(lái)控制反并聯(lián)晶閘管短時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通,進(jìn)而產(chǎn)生擾動(dòng)信號(hào);所述擾動(dòng)信號(hào)包括擾動(dòng)電壓信號(hào)和擾動(dòng)電流信號(hào);

步驟2:在故障線路出口端提取擾動(dòng)信號(hào);

步驟3:對(duì)提取的擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換分析,根據(jù)擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流在頻域內(nèi)的線性關(guān)系,得到帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障在不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù);

步驟4:將不同頻率下等效阻抗數(shù)據(jù)與帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障的等效阻抗表達(dá)式聯(lián)立來(lái)構(gòu)建方程組,求解方程組即可得到故障距離。

本發(fā)明的該方法只需要提取故障線路的擾動(dòng)電壓信號(hào)和擾動(dòng)電流信號(hào),這在實(shí)際測(cè)量中可以大大加快數(shù)據(jù)的采集速度,并且不需要使用迭代法計(jì)算,使得故障測(cè)距方法對(duì)實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格,縮短了計(jì)算時(shí)間,保證了故障測(cè)距方法的實(shí)時(shí)性,而且本發(fā)明在得到數(shù)據(jù)的同時(shí),只需將數(shù)據(jù)整理即可算出故障距離。

在所述步驟4中的帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障的等效阻抗表達(dá)式的求取過(guò)程為:

構(gòu)建帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型;

再根據(jù)電阻等于電壓與電流的比值,計(jì)算單相接地故障模型的等效阻抗表達(dá)式。

本發(fā)明利用測(cè)量的擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流,以及構(gòu)建的帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型,能夠快速準(zhǔn)確地求解出單相接地故障模型的等效阻抗表達(dá)式。

該方法還包括對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理。

對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理,保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,提高了故障距離計(jì)算的精度。

采用最小二乘法對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理。利用最小二乘法能夠最大化準(zhǔn)確地處理數(shù)據(jù)冗余,提高計(jì)算阻抗的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步地,在故障線路出口端采用相鄰周波相減的方法來(lái)提取擾動(dòng)信號(hào)。

在故障線路出口端可采用相鄰周波相減的方法提取擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流信號(hào),即通過(guò)含有擾動(dòng)信號(hào)的波形與不含有擾動(dòng)信號(hào)的正常波形相減,即可將疊加在背景波形上的擾動(dòng)提取出來(lái)。該信號(hào)提取方法本質(zhì)上是一種非線性濾波,它可將背景中的各種周期性干擾濾除,進(jìn)而保證擾動(dòng)提取的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的第二目的是提供一種帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距系統(tǒng)。

本發(fā)明的一種帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距系統(tǒng),帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈為并聯(lián)連接電感以及阻尼電阻,當(dāng)帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障時(shí),與阻尼電阻串聯(lián)的反并聯(lián)晶閘管一直處于關(guān)斷狀態(tài),該系統(tǒng)包括:

微處理器,其與反并聯(lián)晶閘相連;所述微處理器被配置為:控制反并聯(lián)晶閘管短時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通,進(jìn)而產(chǎn)生擾動(dòng)信號(hào);所述擾動(dòng)信號(hào)包括擾動(dòng)電壓信號(hào)和擾動(dòng)電流信號(hào);

信號(hào)采集裝置,其用于采集故障線路始端的含有擾動(dòng)信號(hào)的電信號(hào)以及不含有擾動(dòng)信號(hào)的電信號(hào)并傳送至故障測(cè)距處理器;

故障測(cè)距處理器,其被配置為:

采用相鄰周波相減的方法來(lái)提取擾動(dòng)信號(hào);

對(duì)提取的擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換分析,根據(jù)擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流在頻域內(nèi)的線性關(guān)系,得到帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障在不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù);

將不同頻率下等效阻抗數(shù)據(jù)與帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障的等效阻抗表達(dá)式聯(lián)立來(lái)構(gòu)建方程組,求解方程組即可得到故障距離。

本發(fā)明的該系統(tǒng)不需要測(cè)量系統(tǒng)的正負(fù)零序信號(hào),只需要提取故障線路的擾動(dòng)電壓信號(hào)和擾動(dòng)電流信號(hào),這在實(shí)際測(cè)量中可以大大加快數(shù)據(jù)的采集速度,并且不需要使用迭代法計(jì)算,使得故障測(cè)距過(guò)程對(duì)實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格,縮短了計(jì)算時(shí)間,保證了故障測(cè)距過(guò)程的實(shí)時(shí)性,而且本發(fā)明在得到數(shù)據(jù)的同時(shí),只需將數(shù)據(jù)整理即可算出故障距離。

進(jìn)一步地,所述故障測(cè)距處理器,還被配置為:

構(gòu)建帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型;

再根據(jù)電阻等于電壓與電流的比值,計(jì)算單相接地故障模型的等效阻抗表達(dá)式。

本發(fā)明利用測(cè)量的擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流,以及構(gòu)建的帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型,能夠快速準(zhǔn)確地求解出單相接地故障模型的等效阻抗表達(dá)式。

進(jìn)一步地,所述故障測(cè)距處理器,還被配置為:對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理。

對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理,保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,提高了故障距離計(jì)算的精度。

進(jìn)一步地,所述故障測(cè)距處理器,還被配置為:采用最小二乘法對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理。利用最小二乘法能夠最大化準(zhǔn)確地處理數(shù)據(jù)冗余,提高計(jì)算阻抗的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步地,所述故障測(cè)距處理器,還被配置為:在故障線路出口端采用相鄰周波相減的方法來(lái)提取擾動(dòng)信號(hào)。

在故障線路出口端可采用相鄰周波相減的方法提取擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流信號(hào),即通過(guò)含有擾動(dòng)信號(hào)的波形與不含有擾動(dòng)信號(hào)的正常波形相減,即可將疊加在背景波形上的擾動(dòng)提取出來(lái)。該信號(hào)提取方法本質(zhì)上是一種非線性濾波,它可將背景中的各種周期性干擾濾除,進(jìn)而保證擾動(dòng)提取的準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步地,所述故障測(cè)距處理器還與顯示屏相連,所述顯示屏用于顯示故障距離。

進(jìn)一步地,所述故障測(cè)距處理器還與服務(wù)器相連,所述服務(wù)器與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端相連。這樣使得遠(yuǎn)程監(jiān)控人員也能夠通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端實(shí)時(shí)獲取故障測(cè)距處理器計(jì)算出的故障距離。

本發(fā)明的有益效果為:

本發(fā)明不需要測(cè)量系統(tǒng)的正負(fù)零序信號(hào),只需要提取故障線路的擾動(dòng)電壓信號(hào)和擾動(dòng)電流信號(hào),這在實(shí)際測(cè)量中可以大大加快數(shù)據(jù)的采集速度,并且不需要使用迭代法計(jì)算,使得故障測(cè)距方法對(duì)實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格,縮短了計(jì)算時(shí)間,保證了故障測(cè)距方法的實(shí)時(shí)性,而且本發(fā)明在得到數(shù)據(jù)的同時(shí),只需將數(shù)據(jù)整理即可算出故障距離。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障電路圖;

圖2是采用相鄰周波相減的方法來(lái)提取擾動(dòng)信號(hào)的示意圖;

圖3是帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型;

圖4是本發(fā)明的一種帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:

本發(fā)明所涉及的帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈為并聯(lián)連接電感以及阻尼電阻,如圖1所示。當(dāng)帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障時(shí),與阻尼電阻串聯(lián)的反并聯(lián)晶閘管一直處于關(guān)斷狀態(tài),鑒于電力電子開(kāi)關(guān)的可控性,此時(shí)若控制關(guān)斷的晶閘管短時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通,等效于將阻尼電阻短時(shí)投入運(yùn)行,進(jìn)而引起故障饋線電壓、電流隨之發(fā)生輕微擾動(dòng),通過(guò)在饋線出口端對(duì)該擾動(dòng)的檢測(cè)與分析即可計(jì)算故障點(diǎn)的距離。

本發(fā)明的處理對(duì)象是“帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈”,從工程實(shí)用性來(lái)說(shuō),本發(fā)明專(zhuān)利產(chǎn)生擾動(dòng)的方法要比對(duì)比文件所用的方法簡(jiǎn)單,不需要對(duì)電力電子器件進(jìn)行復(fù)雜的控制即可滿足要求工程上的要求。

本發(fā)明采用諧波阻抗測(cè)量技術(shù)將線路始端的擾動(dòng)電壓電流信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉分析得到系統(tǒng)諧波阻抗數(shù)據(jù),根據(jù)系統(tǒng)諧波阻抗的表達(dá)式與得到的數(shù)據(jù)用數(shù)學(xué)方法計(jì)算得到故障距離。

一、帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距方法

圖4是本發(fā)明的一種帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距方法流程圖。

如圖4所示的帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距方法,具體包括:

步驟1:利用微處理器來(lái)控制反并聯(lián)晶閘管短時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通,進(jìn)而產(chǎn)生擾動(dòng)信號(hào);所述擾動(dòng)信號(hào)包括擾動(dòng)電壓信號(hào)和擾動(dòng)電流信號(hào)。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)電力電子器件的控制,可實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)間和幅值的控制,提高了信號(hào)可辨識(shí)度。

其中,微處理器可以為單片機(jī)或可編程邏輯控制器。

步驟2:在故障線路出口端提取擾動(dòng)信號(hào)。

故障線路的出口端也就是故障線路的始端。

在故障線路出口端可采用相鄰周波相減的方法提取擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流信號(hào),即通過(guò)含有擾動(dòng)信號(hào)的波形與不含有擾動(dòng)信號(hào)的正常波形相減,即可將疊加在背景波形上的擾動(dòng)提取出來(lái),如圖2所示。該信號(hào)提取方法本質(zhì)上是一種非線性濾波,它可將背景中的各種周期性干擾濾除,進(jìn)而保證擾動(dòng)提取的準(zhǔn)確性。

步驟3:對(duì)提取的擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換分析,根據(jù)擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流在頻域內(nèi)的線性關(guān)系,得到帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障在不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)。

由于產(chǎn)生的擾動(dòng)信號(hào)含有豐富的頻率成分,利用其可得到故障饋線在多個(gè)頻率下的頻域特性,進(jìn)而求得多個(gè)頻率下故障點(diǎn)距母線的距離。

為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,提高了故障距離計(jì)算的精度,本發(fā)明還對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理。

優(yōu)選地,本發(fā)明采用最小二乘法對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理。利用最小二乘法能夠最大化準(zhǔn)確地處理數(shù)據(jù)冗余,提高計(jì)算阻抗的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

本發(fā)明還可以采用其他的現(xiàn)有的方法對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理。

步驟4:將不同頻率下等效阻抗數(shù)據(jù)與帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障的等效阻抗表達(dá)式聯(lián)立來(lái)構(gòu)建方程組,求解方程組即可得到故障距離。

具體地,在所述步驟4中的帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障的等效阻抗表達(dá)式的求取過(guò)程為:

構(gòu)建帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型;

再根據(jù)電阻等于電壓與電流的比值,計(jì)算單相接地故障模型的等效阻抗表達(dá)式。

本發(fā)明利用測(cè)量的擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流,以及構(gòu)建的帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型,能夠快速準(zhǔn)確地求解出單相接地故障模型的等效阻抗表達(dá)式。

帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型如圖3所示。

其中:M表示故障線路始端,F(xiàn)表示線路上單相接地故障發(fā)生點(diǎn),表示故障相始端的擾動(dòng)電壓,表示流過(guò)故障相的擾動(dòng)電流,表示故障點(diǎn)F的擾動(dòng)對(duì)地電壓,表示流過(guò)接地電阻的擾動(dòng)電流,Lline表示基波頻率下線路的單位電感,XC表示基波頻率下單位分布電容,Rf表示接地電阻,x表示故障距離。

在圖3中,基于擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流在頻域內(nèi)的線性關(guān)系獲得其在各次頻率下的等效阻抗。設(shè)Um(ω)和Im(ω)分別為擾動(dòng)電壓、電流信號(hào)和經(jīng)快速傅立葉變換后角頻率為ω的分量,則無(wú)源線性系統(tǒng)在角頻率ω下的等效阻抗Zm(ω)為:

根據(jù)計(jì)算模型可知等效阻抗表達(dá)式為:

本發(fā)明的該方法不需要測(cè)量系統(tǒng)的正負(fù)零序信號(hào),只需要提取故障線路的擾動(dòng)電壓信號(hào)和擾動(dòng)電流信號(hào),這在實(shí)際測(cè)量中可以大大加快數(shù)據(jù)的采集速度,并且不需要使用迭代法計(jì)算,使得故障測(cè)距方法對(duì)實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格,縮短了計(jì)算時(shí)間,保證了故障測(cè)距方法的實(shí)時(shí)性,而且本發(fā)明在得到數(shù)據(jù)的同時(shí),只需將數(shù)據(jù)整理即可算出故障距離。

二、帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距系統(tǒng)

本發(fā)明的一種帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障測(cè)距系統(tǒng),包括:

(1)微處理器,其與反并聯(lián)晶閘相連;所述微處理器被配置為:控制反并聯(lián)晶閘管短時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通,進(jìn)而產(chǎn)生擾動(dòng)信號(hào);所述擾動(dòng)信號(hào)包括擾動(dòng)電壓信號(hào)和擾動(dòng)電流信號(hào)。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)電力電子器件的控制,可實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)間和幅值的控制,提高了信號(hào)可辨識(shí)度。

其中,微處理器可以為單片機(jī)或可編程邏輯控制器。

(2)信號(hào)采集裝置,其用于采集故障線路始端的含有擾動(dòng)信號(hào)的電信號(hào)以及不含有擾動(dòng)信號(hào)的電信號(hào)并傳送至故障測(cè)距處理器。

信號(hào)采集裝置包括電流互感器和電壓互感器,分別用來(lái)采集故障線路上的電壓信號(hào)和電流信號(hào)。其中,采集的故障線路上的電壓信號(hào)和電流信號(hào)包括含有擾動(dòng)信號(hào)的電信號(hào)以及不含有擾動(dòng)信號(hào)的電信號(hào)。

(3)故障測(cè)距處理器,其被配置為:

在故障線路出口端提取擾動(dòng)信號(hào);其中,可以采用相鄰周波相減的方法來(lái)提取擾動(dòng)信號(hào);

對(duì)提取的擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換分析,根據(jù)擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流在頻域內(nèi)的線性關(guān)系,得到帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈單相接地故障在不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù);

將不同頻率下等效阻抗數(shù)據(jù)與帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障的等效阻抗表達(dá)式聯(lián)立來(lái)構(gòu)建方程組,求解方程組即可得到故障距離。

在具體實(shí)施過(guò)程中,故障測(cè)距處理器可以采用CPU或其他現(xiàn)有型號(hào)的處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

具體地,在故障線路出口端可采用相鄰周波相減的方法提取擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流信號(hào),即通過(guò)含有擾動(dòng)信號(hào)的波形與不含有擾動(dòng)信號(hào)的正常波形相減,即可將疊加在背景波形上的擾動(dòng)提取出來(lái),如圖2所示。該信號(hào)提取方法本質(zhì)上是一種非線性濾波,它可將背景中的各種周期性干擾濾除,進(jìn)而保證擾動(dòng)提取的準(zhǔn)確性。

由于產(chǎn)生的擾動(dòng)信號(hào)含有豐富的頻率成分,利用其可得到故障饋線在多個(gè)頻率下的頻域特性,進(jìn)而求得多個(gè)頻率下故障點(diǎn)距母線的距離。

為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,提高了故障距離計(jì)算的精度,本發(fā)明還對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理。

優(yōu)選地,本發(fā)明采用最小二乘法對(duì)不同頻率下的等效阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理。利用最小二乘法能夠最大化準(zhǔn)確地處理數(shù)據(jù)冗余,提高計(jì)算阻抗的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型如圖3所示。

其中:M表示故障線路始端,F(xiàn)表示線路上單相接地故障發(fā)生點(diǎn),表示故障相始端的擾動(dòng)電壓,表示流過(guò)故障相的擾動(dòng)電流,表示故障點(diǎn)F的擾動(dòng)對(duì)地電壓,表示流過(guò)接地電阻的擾動(dòng)電流,Lline表示基波頻率下線路的單位電感,XC表示基波頻率下單位分布電容,Rf表示接地電阻,x表示故障距離。

在圖3中,基于擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流在頻域內(nèi)的線性關(guān)系獲得其在各次頻率下的等效阻抗。設(shè)Um(ω)和Im(ω)分別為擾動(dòng)電壓、電流信號(hào)和經(jīng)快速傅立葉變換后角頻率為ω的分量,則無(wú)源線性系統(tǒng)在角頻率ω下的等效阻抗Zm(ω)為:

根據(jù)計(jì)算模型可知等效阻抗表達(dá)式為:

本發(fā)明利用測(cè)量的擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流,以及構(gòu)建的帶并聯(lián)阻尼調(diào)匝式消弧線圈的單相接地故障模型,能夠快速準(zhǔn)確地求解出單相接地故障模型的等效阻抗表達(dá)式。

進(jìn)一步地,故障測(cè)距處理器還與顯示屏相連,顯示屏用于顯示故障距離。

進(jìn)一步地,故障測(cè)距處理器還與服務(wù)器相連,服務(wù)器與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端相連。這樣使得遠(yuǎn)程監(jiān)控人員也能夠通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端實(shí)時(shí)獲取故障測(cè)距處理器計(jì)算出的故障距離。

本發(fā)明的該系統(tǒng)不需要測(cè)量系統(tǒng)的正負(fù)零序信號(hào),只需要提取故障線路的擾動(dòng)電壓信號(hào)和擾動(dòng)電流信號(hào),這在實(shí)際測(cè)量中可以大大加快數(shù)據(jù)的采集速度,并且不需要使用迭代法計(jì)算,使得故障測(cè)距過(guò)程對(duì)實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格,縮短了計(jì)算時(shí)間,保證了故障測(cè)距過(guò)程的實(shí)時(shí)性,而且本發(fā)明在得到數(shù)據(jù)的同時(shí),只需將數(shù)據(jù)整理即可算出故障距離。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述,但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制,所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白,在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。

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