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实测数据环境下的输电线路行波故障测距关键技术研究

张广斌  
【摘要】:行波测距技术是确定电力线路故障位置的重要手段。实际应用中的行波测距装置或方法,尚存在自动化程度低、时问同步和通信要求高、数据采信影响结果可靠性等问题。本文针对实测环境,对故障录波数据筛选、行波波头标定、测距算法、历史案例复用、装置优化布点等关键技术问题展开深入研究,以期达到提高实测数据采信度并进一步提升输电线路行波故障测距效果的目的。 针对多通道电流行波录波数据中难以筛选出有效故障录波的问题,提出了带条件约束的半监督聚类筛选方法。通过构造广义电流模量降维并提取特征,考虑相邻样本的时间邻域约束和少量已知类别历史样本的提示作用进行聚类。实际变电站故障录波数据测试表明该方法具有较高的正确检出率。 针对实测行波波头自动标定可靠性不高的问题,提出了基于Hough变换直线检测的波头标定方法。通过分析故障电流行波传播规律、通道选取方式和实测波形图像特征,利用Hough变换于合理视窗内检测直线,根据幅值、斜率特征排除对侧母线和本侧健全线反射波的干扰。方法具有抗噪能力强、对波形局部缺损不敏感等特点。 针对当前单、双端测距存在的主要技术局限,提出了不同应用条件下的三种测距算法。在故障线两侧母线间存在健全通路的条件下,提出利用故障线和健全线主导波头时差信息的单端测距,无需对端通讯和时钟同步,波头易标定,近端故障无死区。对链式拓扑结构,分析了下级线路故障时本级线路单端测距直接延拓的条件,对不满足直接延拓条件的,提出利用两个时窗内关联波头到达时刻信息构造算法实现单端测距的间接延拓,拓宽了单端测距的范围。对双端测距,利用两侧行波到达时序配对关系构造强弱故障模态的判据,进而分别提出两种模态下的双端协同测距方法,能够规避双侧时钟失步和单端波头误标所致的误测风险。 为了提升测距计算结果与工程呼称值的吻合度,提出了一种可跨库或跨平台复用历史案例的智能测距方法。故障具有偶发性和一定程度的复发性,利用当前故障与少量宝贵历史案例的相似性合理复用算法参数或结果应利于测距效果的改善。据此思路,通过构建故障特征,测距参数,测距结论三元组形式的案例库,利用归一化波形的首波峰占比、近似熵、Hu氏不变矩特征匹配案例库的波头标定参数并判别故障复发性。对复发性故障直接复用历史结论,对高度相似的非复发故障,复用工况最匹配案例的距离折算系数,有助于缩小线路故障排查范围。 为了提升测距系统在电网不同发展阶段的适应性,构建了电流行波测距装置的优化布点策略。在数学化描述电网故障电流行波可测性的基础上,建立计及既有配置状态和可测性约束的行波测距装置拓展布点规划模型,进而基于模型的最优静态解,以每退出一套装置导致减少的可测线长最小为依据,确定动态装设顺序,从而兼顾测距系统的经济性和覆盖范围。


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