输电线路单相接地故障电流行波三基色表示的故障测距方法

摘要

本发明涉及一种交流输电线路单相接地故障电流行波三基色表示的故障测距方法。本发明将交流输电线路的故障电流方向行波用三基色表示，在三基色色彩模式下实现单端故障测距，在保证故障测距准确性的同时，使得测距更加直观。本方法是：利用单相接地故障下，电流线模分量构造方向行波，将故障电流方向行波和故障电流零模分量映射到三基色色彩模式下，选取红(R)通道和绿(G)通道颜色突变方向一致的前两个突变处，分别对应来自故障方向的前两个波头，比较绿(G)通道和蓝(B)通道的第二个颜色突变处的突变方向，若突变方向一致，则第二个颜色突变处对应故障点反射波，否则对应对端母线反射波，最终实现单端测距。

主权项

一种交流输电线路单相接地故障电流行波三基色表示的故障测距方法，该方法通过以下步骤完成：1)当被保护线路首端保护处任一相电流突变量|i(n+1)‑i(n)|‑|i(n)‑i(n‑1)|大于整定值时，记n所对应时间为故障时刻，提取故障线路首端保护处和参考线路保护处故障前10ms和故障后1ms的电流行波，选被保护线路首端母线上其它出线中最长的线路为参考线路，其中n为第n个采样点，i(n)为三相电流中任一相第n个采样点的电流采样值；2)利用半周相加法按式(1)提取故障线路保护处和参考线路保护处的故障电流分量： Δ i x ( t ) = i x ( t ) + i x ( t - T 2 ) - - - ( 1 ) 式中：x取1或2，1对应故障线路保护处，2对应参考线路保护处，分别简记为保护1处和保护2处，ix(t)为保护x处的三相电流测量值，T为工频周期，Δix(t)为保护x处的三相电流故障分量；3)运用相模变换矩阵 S - 1 = 1 1 1 1 2 - 3 1 - 3 2 , 分别按式(2)计算出保护1处和保护2处电流行波零模分量Δix，0(t)和线模分量Δix，α(t)、Δix，β(t)： Δ i x , 0 ( t ) Δ i x , α ( t ) Δ i x , β ( t ) = S - 1 Δ i x , a ( t ) Δ i x , b ( t ) Δ i x , c ( t ) = 1 1 1 1 2 - 3 1 - 3 2 Δ i x , a ( t ) Δ i x , b ( t ) Δ i x , c ( t ) - - - ( 2 ) 式中：Δix，a(t)、Δix，b(t)、Δix，c(t)分别为保护处检测到的三相暂态电流故障分量，x意义同式(1)；4)利用式(3)和式(4)构造电流正向行波Δi+和电流反向行波Δi‑Δi+＝Δi1，α+Δi2，α          (3)Δi‑＝Δi1，α‑Δi2，α          (4)式中：Δi1，α为保护1处的故障电流线模分量，Δi2，α为保护2处的故障电流线模分量，并将电流正向行波、电流反向行波和保护1处的零模电流Δi0，分别按式(5)作归一化 Δ I y = Δ i y - min ( Δ i y ) max ( Δ i y ) - min ( Δ i y ) - - - ( 5 ) 式中：y取+，‑和0，分别对应正向行波，反向行波和零模分量，min(Δiy)为取Δiy的最小值运算，max(Δiy)为取Δiy的最大值运算，然后按式(6)将归一化后的电流正向行波ΔI+和电流反向行波ΔI‑以及保护1处的电流零模分量ΔI0分别映射到红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道：f：Iy3→[0，255]3                   (6)式中：y的意义同式(5)，Iy3为包含电流正向行波、电流反向行波和保护1处的电流零模分量的三维空间，[0，255]3为三基色色彩模式下的三维空间，得到故障电流三基色模式图，及其红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的灰值图；5)对比红(R)通道灰值图和绿(G)通道灰值图，取颜色同时突变且突变方向一致的前两个突变处，利用图像处理软件的边缘检测功能可以得到两个突变处所对应的准确时间，作差得到Δt，Δt为来自故障方向的电流反向行波第一个和第二个波头的时间差；6)在步骤5)的基础上，比较绿(G)通道和蓝(B)通道第二个故障方向传来的行波的颜色突变方向，若颜色突变方向相同，则为故障点反射波，利用公式(7)计算出故障距离x；若颜色突变方向相反，则为对端母线反射波，利用公式(8)计算出故障距离x； x = vΔt 2 - - - ( 7 ) x = L - vΔt 2 - - - ( 8 ) 式中：v为线模的传播速度，L为故障线路的全长。