基于GPS的输电线行波故障定位系统方案.pdf

专题一.基于GPS的输电线行波故障定位系统术语：1．GPS:全球卫星定位系统<GlobalPositioningSystem>2．行波:TravellingWave<输电线上传输的非稳态量>3．故障定位/故障测距:FaultLocating4．电压等级：10kV/35kV/110kV/220kV/500kV一、课题的来源二、目的和意义三、行波测距的基本原理4.1单端行波故障测距原理4.2双端行波故障测距原理四、课题研究的容及技术关键五、GPS卫星导航全球定位系统简介5.1GPS系统5.2GPS接收机及天线5.3GPS接收机输出的信号六、异地高精度同步数据采集系统七、行波信号的数据处理—小波分析法1/23二.课题的意义超高压输电线路输送距离长暴露在旷野且多为山区丘陵地形其复杂故障的快速、精确定位一直是尚未解决的难题对系统的安全运行构成较大威胁也给线路维护人员带来了沉重的负担。本项研究将开发研制一种具有九十年代中期国际先进水平的新型复杂故障定位系统。该系统基于GPS行波定位原理能快速、准确地对雷击闪络、断线、碰线、高阻接地、污闪等复杂故障定位定位精度在±300m以。该系统的投入将有助于运行人员快速排除故障形成线路故障的历史资料为确保安全供电提高系统运行水平以及减轻线路维护人员的繁重劳动提供有力的检测手段将给电力系统带来巨大的经济效益。该系统的开发研究还将形成具有九十年代中期国际先进水平的高科技产品考虑到全国电力网正在形成该产品具有很大的市场容量及推广前景。三.行波测距的基本原理高压电力线发生故障时会产生幅值很大的非稳态量并从故障点向两端传播称为行波。为行波传播速度接近光速约为3.0×108米/秒。根据行波到达两端变电站的时刻来确定故障点的位置称为：行波发故障定位。行波定位可分为单端定位和双端定位。3.1单端行波故障测距原理单端测距基本原理:在被监视线路发生故障时故障产生的电流行波会在故障点及母线之间来回反射。装设于母线处的测距装置接入2/23来自电流互感器二次侧的暂态行波信号使用模拟高通滤波器过滤出行波波头脉冲形成如图1-1所示的电流行波波形。由于母线阻抗一般低于线路波阻抗电流行波在母线与故障点都是产生正反射所以故障点反射波与故障初始行波同极性而故障初始行波脉冲与由故障点反射回来的行波脉冲之间的时间差△t对应行波在母线与故障点之间往返一趟的时间可以用来计算故障距离。单端定位是利用故障点传向母线第一行波与故障点的反射行波之间的时间差计算故障位置。由于行波在各个一次设备、各条线路的连接处的反射、折射和衰减使得故障点反射行波波头的辨识变得复杂。优点：不需要GPS等双端同步对时系统。3.2双端行波故障测距原理双端定位则只利用行波第一波头到达线路两端的时刻进行计算只需捕捉行波第一个波头不用考虑行波的反射与折射行波幅值大3/23易于辨识。同时由于全球卫星定位系统<GPS>的出现把时间的测量精度提高到纳秒级从而提高了双端定位的精度<可达±150米>。因此国外普遍采用GPS双端定位系统。但在现场运行中GPS双端定位系统也存在一些不足:1采样频率较高:1MHz～5MHz故障信息存储量太大。2受采样频率的限制无法辨识近距离故障行波。即故障靠近某一端时另一端接收不到行波波头。3.无法检测发生在电压过零附近时刻接地的故障。4.由于GPS短时失步、卫星信号调整、天线干扰等导致时钟信号失真可导致定位失败。四.课题研究的容及技术关键本课题研制开发一套输电线路复杂故障GPS行波定位系统。该系统根据线路故障点电压、电流突然变化所产生的行波到达两端的时差确定故障点的位置。该系统可对雷击闪络、断线、碰线、高阻接地、4/23污闪等复杂故障定位定位精度在±300m以该系统的投入运行还可为系统积累大量线路故障历史资料为故障预测、防护提供可靠依据。本项研究以一条500kV线路及其相连的两个变电站为目标建立子系统投入试运行。软件具有可扩展能力以便将来实现多站分布式智能诊断系统。