專利名稱：第Ⅲ類母線系統三相對稱故障特征頻帶下的自然頻率測距方法
技術領域：
本發明涉及電力系統繼電保護技術領域，具體地說是一種針對屬第III類母線系統的輸電線路發生三相對稱故障時利用特征頻帶下的自然頻率進行故障測距的方法。
背景技術：
從故障行波產生和傳播的過程來講，當輸電線路的某一點發生故障時，故障點產生的電流或電壓行波分別向故障點兩側進行傳播，當行波遇到波阻抗不連續的點時，行波在該點發生折反射，并在測量端上得以反映。故障行波在故障點和測量端多次折反射形成反映故障位置的自然頻率，故障行波在測量端和對端多次折反射形成反映線路全長的自然頻率。通常情況下，故障行波形成的自然頻率分布中最低次頻率幅值最大，其他頻率分量隨頻率增高而降低。由此看出，自然頻率測距是利用測量端得到的故障行波波頭多次折反射形成的高頻分量進行故障測距的，該方法不依賴于某一兩個行波波頭的精確檢測和時刻標定，但與故障行波過程持續的時間有密切關系。第III類母線系統是指母線只有變壓器，沒有其他出線。具備該特征的輸電線路，觀察點背后的系統在行波下的等效感抗極大，相對于線路波阻抗而言可視為開路，故障距離與主自然頻率滿足公式:
xf = v/Af0(I)
式中，分為故障距離，/o為主自然頻率，V為行波線模波速。若屬第III類母線系統的輸電線路發生故障，故障行波到達母線后，由于母線分布電容產生的電流持續時間較短、幅值較小，因此一般采用電壓行波的自然頻率進行故障測距。但無論是采用電壓行波還是電流行波進行故障測距，行波經過多次折反射后產生色散，發生畸變，測量端檢測到的行波從線路故障點傳播到測量端的時間出現延時，因此，故障行波經過折反射形成的自然頻率分布不再是等間隔的，沒有嚴格的周期性。該情況下不論采用FFT變換、連續小波變換(CWT)還是pixmy算法都很難準確提取到自然頻率的主成分，從而影響了測距精度。

發明內容
本發明的目的是提供一種第III類母線系統三相對稱故障特征頻帶下的自然頻率測距方法，利用不同頻帶下的信號在傳播過程中均存在不同程度的衰減和相移，但各頻段內的行波畸變較全頻帶下的行波畸變程度小的特性，在特征頻帶下利用自然頻率法進行故障測距，以提高故障測距的精確度。本發明第III類母線系統三相對稱故障特征頻帶下的自然頻率測距方法，是在屬第III類母線系統的輸電線路發生三相對稱故障時，利用能量最大原則確定特征頻帶，在特征頻帶下確定電壓行波線模分量的自然頻率主成分，即主自然頻率，利用自然頻率測距公式計算故障距離。具體按以下步驟實現:
(1)屬第III類母線系統的輸電線路發生三相對稱故障后，測量端檢測并記錄故障電壓行波，將故障電壓行波線模分量通過小波變換分解到各頻帶上；
(2)利用小波系數能量求解公式:
權利要求
1.一種第III類母線系統三相對稱故障特征頻帶下的自然頻率測距方法，其特征在于:當屬第III類母線系統的輸電線路發生三相對稱故障時，利用能量最大原則確定特征頻帶，在特征頻帶下確定電壓行波線模分量的自然頻率主成分，即主自然頻率，然后利用自然頻率測距公式計算故障距離。
2.根據權利要求1所述的第III類母線系統三相對稱故障特征頻帶下的自然頻率測距方法，其特征在于具體實施步驟如下: (1)屬第III類母線系統的輸電線路發生三相對稱故障后，測量端檢測并記錄故障電壓行波，將故障電壓行波線模分量通過小波變換分解到各頻帶上； (2)利用小波系數能量求解公式 K = ZpJ (n=l，2，3L )，計算各尺度下的小波系數能量&，將能量最大的頻帶確定為特征頻帶；式中，4為信號小波重構系數，n為小波分解層數； (3)利用小波變換重構特征頻帶下的電壓行波線模分量時域波形，并對其進行FFT變換得到該頻帶下的自然頻率分布，確定特征頻帶下電壓行波線模分量的自然頻率主成分，即主自然頻率戈; (4)利用自然頻率測距公式％= v/4石，計算故障距離；式中，Xf為故障距離 為主自然頻率V力行波線模波速。
全文摘要
本發明提供一種第Ⅲ類母線系統三相對稱故障特征頻帶下的自然頻率測距方法，屬電力系統繼電保護技術領域。當屬第Ⅲ類母線系統的輸電線路發生三相對稱故障后，測量端檢測并記錄故障電壓行波，將故障電壓行波線模分量通過小波變換分解到各頻帶上，利用能量最大原則確定特征頻帶，在特征頻帶下利用FFT變換求解故障電壓行波的自然頻率分布并確定其主自然頻率，利用自然頻率測距公式計算故障距離。由于不同頻帶下的信號在傳播過程中均存在不同程度的衰減和相移，但各頻段內的行波畸變較全頻帶下的行波畸變程度小，因此該方法可在一定程度上減少波形畸變帶來的測距誤差。大量仿真表明，該方法能有效提高自然頻率測距方法的精確度。
文檔編號G01R31/08GK103163429SQ20131009921
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者束洪春, 田鑫萃, 高利 申請人:昆明理工大學