[发明专利]电网故障点定位方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统测控技术领域，尤其涉及一种电网故障点定位方法。

背景技术

由于电力系统输电线路规模庞大，网架结构覆盖地域广阔，当输电线路上发生短路故障时，如何在广阔的电网中及时、准确定位故障点，为线路检修人员快速查找和排除故障，以及为减少因电网停电造成的经济损失具有重要的意义。

目前国内外用于电力系统输电线路故障定位的方法主要有两类：阻抗法和行波法。

阻抗法需要建立输电线路的数学模型，通过采集故障时的电压和电流信号，利用求解故障点的阻抗以及线路长度与阻抗的关系方程，进而求得故障点的距离。由于受到故障点的过渡电阻、线路参数的精确度、电压和电流变换器误差等因素的影响，以及难以适用于T型等接线结构复杂的线路，使得阻抗法存在测距误差大、适应能力差的缺点。

行波法是根据行波传输理论进行故障测距的方法，当输电线路发生故障时，在故障点会产生沿输电线路传播的暂态行波，其传播速度很快、接近光速，借助于GPS时标，通过测量和计算故障时的电压或电流行波在线路上传播的时间，进而利用行波波速、传播时间和距离的函数关系来计算故障点的位置。行波测距法的关键是要需要准确地识别来自故障点的行波波头并确定其对应的时刻。

目前的行波测距法都是通过检测行波波头最大值对应的时刻来提取行波到达测量点的时间，在目前提取波头到达时刻信息的各种方法中，都是针对单一采样测量点的行波信号进行分析，由于电网中故障类型的多样性、接地电阻的差异性和故障时刻的不确定性等多种因素都会影响行波波头的特征，使得检测波头最大值对应的时刻存在较大的困难和误差。同时，由于行波传播速度快，要想采样得到行波波头的最大值及其对应的时刻，需要测量环节的采样频率非常快，过快的采样频率容易导致系统的抗干扰性能降低；另外，对于有些跳变速度快、尖锐的行波波头，还有可能出现漏检的情况发生，导致测量计算结果的严重失真。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种电网故障点定位方法，用于克服目前使用的电网故障点定位方法存在的不足。

技术方案是，一种电网故障点定位方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：在电网中安装行波测量单元；

步骤2：将各行波测量单元划分成不同的测量集合；

步骤3：当电网发生故障时，各行波测量单元分别同时测量设定时长的电压行波数据；

步骤4：在各测量集合内，比较任意两个行波测量单元电压行波数据波形的相似度最大值，提取行波到达所述两个行波测量单元的时差，确定行波波头在该测量集合中首先到达的行波测量单元；

步骤5：针对各测量集合内行波波头首先到达的行波测量单元，比较任意两个行波波头首先到达的行波测量单元的电压行波数据波形的相似度最大值，确定各测量集合内行波波头首先到达的行波测量单元中，行波波头最先到达的行波测量单元，该行波测量单元所在的测量集合即为故障点所在的测量集合；

步骤6：确定故障点所在的具体位置。

所述在电网中安装行波测量单元具体是：

在辐射形结构的电网中，当只有首端结点和末端结点时，在首端结点和末端结点各安装1个行波测量单元；当除了首端结点和末端结点外，还有中间结点时，在首端结点和末端结点各安装1个行波测量单元，并任选首端结点和末端结点之间的1个中间结点安装行波测量单元；

在环形结构电网中，在最长线路的首端结点和末端结点各安装1个行波测量单元，当两个相邻环形结构电网共享公共线路时，以共享的公共线路为最长线路，再选取该最长线路以外的任意1个结点安装行波测量单元。

所述步骤4具体包括：

步骤101：设定任意两个行波测量单元分别为行波测量单元A和行波测量单元B；

步骤102：行波测量单元A和行波测量单元B在设定时长t内测得的电压行波数据分别为f_A(τ)、f_B(τ)，τ∈[0，t]；

步骤103：设定行波测量单元A相对于行波测量单元B的曲线顺序相似度函数为：