单端行波测距新算法的研究
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内， 好的满足 了电网的可靠运行要求 。 更
Hale Waihona Puke 关键词： 单端 故障测距 ； 行波 ； 故障距离
文献标识码 ： Ａ
中图分类号 ： Ｍ７ ３ Ｔ ７
高 压线路 上精 确地故 障定 位对 于维修 人员 对其 进行 维修 是 非 常重要 的 ， 确定 位对 电网 的安 全稳 准 定 运行具 有重要 意义 。通 常 ， 电 线路 故 障 测距 算 法 主要 有 ２类 ： 输 阻抗 法 和 行 波法 。与阻 抗 计算 法 相
爽 （９ ５一） 男 ， １８ ， 东北电力大学 电气工程学院在读研究生 ， 主要从事电力系统及其 自动化方 向的研究
第 １期
齐
爽等 ： 单端行波测距新算法的研究
４９
波 变换 准确 提取 ， 以利 用小 波模 极 大值 可 以表征 故 障信 息 。 所
２ 测距 新 算 法 的实现
２ １ 相模 变换 ．
为 了消 除三 相高 压输 电线 路 的耦 合影 响 ， 常需 要通 过 相模 变 换 将 三 相 电压 、 流进 行 解耦 ， 转 通 电 并
换 成 ０ 、 这 三个 模量 、
ｌ Ｉ ，ａ １ １ Ｉ 『 ｌ － ｔ
１ ０
ｉＩ ｉＪ Ｌ — ＝Ｓ Ｉ ＝寺Ｉ ６ １ １
第３ １卷第 １期
２ １ 年 ２月 ０１
东
北
电
力
大
学
学
报
Ｖｏ ． １ ３１． ． Ｎｏ １ Ｆ ｂ ．Ｏ １ ｅ ． ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｒ ｅｓ ｉｎｉ ｎｖｒｉ ｏ ｒ ａ Ｎｏｔ ａｔ ａ ｌ Ｕ ｉｅｓｙ Ｏｆ ｈ Ｄ ｔ
文章 编号 ：０ ５—２９ （０ １ ０ —０４ １０ ９２ ２ １ ） １ ０ ８—０ ４
蛐 州 ］ ＇
式中 ：
、 ｉ 。为解耦 后 的 电 流 线 模 、 模 分 量 ， 零 ｉ
ｉ 。 ｉ 为母线 处 侧得 的三 相 电流 ， 文采用 检 测线 模 本
分 量进行 测 距 ， 为流 经 大 地 后 ， 模 分 量 会 受 到 因 地 ６ ４ ｌ ㈣ ３ ∞０ ㈣ ㈣㈣ ５ ㈣ ２ ０ 一 很 多干扰 ， 容易 检测 。 不
５ ０ ｌｘ ） ｌ ｏ ２）Ｉ ２ ｏ ３）（ ３ （ ４ ０ ４ ｏ） ５啪 ｏ （ｘ ５ ０ １） （） ５ ０ （ ） ５ Ｉ ０ ０ ５ （ ＿ ｏ Ｏ 【
基础上消去了行 波波速参数 ， 提出了一种不受行波波速影 响的的单 端测距新算法 ， 与之前 的单端 行波测
距 算法 相比该算法不受行波波速 的影响 的优点 ， 而且计算 方便 、 精确。经过 Ａ Ｐ对该 算法进 行仿真 验 Ｔ 证 ， 真结果证 明 了该算法 的实用性 。用该算法在超高压长距离输 电线路测距误 差可 以保持在４０Ｉ以 仿 Ｏ ｎ
也增 加 了误差 因素 。
本 文采用 小波模 极 大值对 行波 到达母 线 的时刻 进行 检测 ， 过检 测 到 的 电压 行 波极 性 来确 定 是故 通
障点反射 波还 是对端 母线 反射 波 。该 算法 不需要 计算 行波 波速 只需检 测单 端三个 波 头 的到达 时 间就可 以对 故 障线 路进 行准 确精确 的测 距 。
单 端行 波测 距 新 算 法 的研 究
齐 爽 ， 玉 成２， 立 伟 ， 翟 刘 张木 子 ， 学 军 韩
（ ． 北 电力 大学 电 气 工程 学 院 ， 林 吉林 １２ １ ；． 春 供 电局 双 阳农 电 局 ， 林 长 春 １００ １东 吉 ３０ ２ ２ 长 吉 ３ ６０）
摘
要： 传统 的单端测距算法 需要考虑 时间和行波波速 两个 因素 ， 本文在 原有的单端测距算 法的
２ ２ 故 障点反 射 波与对 端 母线 反射 波 的 区分 ．
本 文采用 区分到 达 侧母 线 的 电压 行 波 极 性
的方 法来 区 分故 障点反 射 波 和对侧 母线 反 射 波 ， 由 图 ２所示 的行 波 网格 图可 知 ， 障发生 后 由有 故 障 故
点传 来 的在 ｔ时刻 到 达 母 线 的电压 行波 ，由于 ， ，
１ 行 波波 头 的奇 异性 检 测原 理
小波变换具有很好的时频局部化特性 ， 本文采用小波变换的模极大值来对信号进行检测 。 ）的小 波变换 是 ） Ｓ ＝２）在 尺度 ．下 ， 。的某 一 邻域 ， （ １， ｓ 在 对一切 ∈ （ 一 ＋ ， ）有
Ｉ 则称 。 为小波 变换 的模极 大值 点 ， ）ｌ ｌ ≤ 。 ）ｌ （） １ ）为 小波 变换 的模 极 大值 。
如图 １ 所示 ， 小波变换的模极大值点与信号突变点是一一对应的。 小波变换模极大值极性表示突变
点 的变化 方 向 ， 模极 大值 大小 表示 突变点 突变 程度 。 号奇异 点 的 位置 、 性 等特 征信 息 可 以利 用小 信 极
收 稿 日期 ： ０ ０—１ —１ ２１ １ ５
作者简 介： 齐
比， 行波测距法有定位速度快、 准确度高且不易受系统运行方式、 线路参数、 故障阻抗和故障类型等因素
影响 的优点 ， 有 很好 的发展 前景 。发展 到如 今行 波 的测距 方 法也有 很 多 ， 具 比如 Ａ型 、 Ｂ型 、 Ｃ型 、 Ｄ型 、
Ｅ型、 Ｆ型ｕ ， 它们的测距精度会受到线路长度、 行波波速、 Ｐ 定位精度等很多 因素的影响。文献 ［ ］ ＧＳ ２ 利用区分前向行波与反向行波的极性的方法来区分故障点反射波和对端母线反射 波， 但该测距方法需 要利用行波波速进行测距 ； 文献 ［ ］ ３ 提出一种根据阻抗法来确定故障发生在线路 的前半段还是线路后 半段的算法 ， 但是阻抗法 自身就存在很多缺点 ， 很多情况下不能满足测距精度的要求； 文献 ［ ］ 出一 ４提 种不受 行波 波速 影响 的双端 测距 算法 ， 然 不 受 波速 影 响 ， 是 需 要借 助 Ｇ Ｓ定 位 系统 ， 加 了成本 ， 虽 但 Ｐ 增
Hale Waihona Puke 关键词： 单端 故障测距 ； 行波 ； 故障距离
文献标识码 ： Ａ
中图分类号 ： Ｍ７ ３ Ｔ ７
高 压线路 上精 确地故 障定 位对 于维修 人员 对其 进行 维修 是 非 常重要 的 ， 确定 位对 电网 的安 全稳 准 定 运行具 有重要 意义 。通 常 ， 电 线路 故 障 测距 算 法 主要 有 ２类 ： 输 阻抗 法 和 行 波法 。与阻 抗 计算 法 相
爽 （９ ５一） 男 ， １８ ， 东北电力大学 电气工程学院在读研究生 ， 主要从事电力系统及其 自动化方 向的研究
第 １期
齐
爽等 ： 单端行波测距新算法的研究
４９
波 变换 准确 提取 ， 以利 用小 波模 极 大值 可 以表征 故 障信 息 。 所
２ 测距 新 算 法 的实现
２ １ 相模 变换 ．
为 了消 除三 相高 压输 电线 路 的耦 合影 响 ， 常需 要通 过 相模 变 换 将 三 相 电压 、 流进 行 解耦 ， 转 通 电 并
换 成 ０ 、 这 三个 模量 、
ｌ Ｉ ，ａ １ １ Ｉ 『 ｌ － ｔ
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第３ １卷第 １期
２ １ 年 ２月 ０１
东
北
电
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大
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Ｖｏ ． １ ３１． ． Ｎｏ １ Ｆ ｂ ．Ｏ １ ｅ ． ２ １
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文章 编号 ：０ ５—２９ （０ １ ０ —０４ １０ ９２ ２ １ ） １ ０ ８—０ ４
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式中 ：
、 ｉ 。为解耦 后 的 电 流 线 模 、 模 分 量 ， 零 ｉ
ｉ 。 ｉ 为母线 处 侧得 的三 相 电流 ， 文采用 检 测线 模 本
分 量进行 测 距 ， 为流 经 大 地 后 ， 模 分 量 会 受 到 因 地 ６ ４ ｌ ㈣ ３ ∞０ ㈣ ㈣㈣ ５ ㈣ ２ ０ 一 很 多干扰 ， 容易 检测 。 不
５ ０ ｌｘ ） ｌ ｏ ２）Ｉ ２ ｏ ３）（ ３ （ ４ ０ ４ ｏ） ５啪 ｏ （ｘ ５ ０ １） （） ５ ０ （ ） ５ Ｉ ０ ０ ５ （ ＿ ｏ Ｏ 【
基础上消去了行 波波速参数 ， 提出了一种不受行波波速影 响的的单 端测距新算法 ， 与之前 的单端 行波测
距 算法 相比该算法不受行波波速 的影响 的优点 ， 而且计算 方便 、 精确。经过 Ａ Ｐ对该 算法进 行仿真 验 Ｔ 证 ， 真结果证 明 了该算法 的实用性 。用该算法在超高压长距离输 电线路测距误 差可 以保持在４０Ｉ以 仿 Ｏ ｎ
也增 加 了误差 因素 。
本 文采用 小波模 极 大值对 行波 到达母 线 的时刻 进行 检测 ， 过检 测 到 的 电压 行 波极 性 来确 定 是故 通
障点反射 波还 是对端 母线 反射 波 。该 算法 不需要 计算 行波 波速 只需检 测单 端三个 波 头 的到达 时 间就可 以对 故 障线 路进 行准 确精确 的测 距 。
单 端行 波测 距 新 算 法 的研 究
齐 爽 ， 玉 成２， 立 伟 ， 翟 刘 张木 子 ， 学 军 韩
（ ． 北 电力 大学 电 气 工程 学 院 ， 林 吉林 １２ １ ；． 春 供 电局 双 阳农 电 局 ， 林 长 春 １００ １东 吉 ３０ ２ ２ 长 吉 ３ ６０）
摘
要： 传统 的单端测距算法 需要考虑 时间和行波波速 两个 因素 ， 本文在 原有的单端测距算 法的
２ ２ 故 障点反 射 波与对 端 母线 反射 波 的 区分 ．
本 文采用 区分到 达 侧母 线 的 电压 行 波 极 性
的方 法来 区 分故 障点反 射 波 和对侧 母线 反 射 波 ， 由 图 ２所示 的行 波 网格 图可 知 ， 障发生 后 由有 故 障 故
点传 来 的在 ｔ时刻 到 达 母 线 的电压 行波 ，由于 ， ，
１ 行 波波 头 的奇 异性 检 测原 理
小波变换具有很好的时频局部化特性 ， 本文采用小波变换的模极大值来对信号进行检测 。 ）的小 波变换 是 ） Ｓ ＝２）在 尺度 ．下 ， 。的某 一 邻域 ， （ １， ｓ 在 对一切 ∈ （ 一 ＋ ， ）有
Ｉ 则称 。 为小波 变换 的模极 大值 点 ， ）ｌ ｌ ≤ 。 ）ｌ （） １ ）为 小波 变换 的模 极 大值 。
如图 １ 所示 ， 小波变换的模极大值点与信号突变点是一一对应的。 小波变换模极大值极性表示突变
点 的变化 方 向 ， 模极 大值 大小 表示 突变点 突变 程度 。 号奇异 点 的 位置 、 性 等特 征信 息 可 以利 用小 信 极
收 稿 日期 ： ０ ０—１ —１ ２１ １ ５
作者简 介： 齐
比， 行波测距法有定位速度快、 准确度高且不易受系统运行方式、 线路参数、 故障阻抗和故障类型等因素
影响 的优点 ， 有 很好 的发展 前景 。发展 到如 今行 波 的测距 方 法也有 很 多 ， 具 比如 Ａ型 、 Ｂ型 、 Ｃ型 、 Ｄ型 、
Ｅ型、 Ｆ型ｕ ， 它们的测距精度会受到线路长度、 行波波速、 Ｐ 定位精度等很多 因素的影响。文献 ［ ］ ＧＳ ２ 利用区分前向行波与反向行波的极性的方法来区分故障点反射波和对端母线反射 波， 但该测距方法需 要利用行波波速进行测距 ； 文献 ［ ］ ３ 提出一种根据阻抗法来确定故障发生在线路 的前半段还是线路后 半段的算法 ， 但是阻抗法 自身就存在很多缺点 ， 很多情况下不能满足测距精度的要求； 文献 ［ ］ 出一 ４提 种不受 行波 波速 影响 的双端 测距 算法 ， 然 不 受 波速 影 响 ， 是 需 要借 助 Ｇ Ｓ定 位 系统 ， 加 了成本 ， 虽 但 Ｐ 增