[发明专利]一种利用多源数据的主动配电网故障分层定位方法

说明书

一种利用多源数据的主动配电网故障分层定位方法，分为初始区域层定位和精确线路层定位两个层次。首先综合利用上传的故障时刻的断路器、分段开关和联络开关监测终端FTU的信息进行故障区段区域层定位，然后在确定的故障区段范围内，进行线路层定位，利用故障区段两端节点电气量信息进行计算，得到精确的故障位置。通过验证，结果表明本发明方法能够不受故障类型和位置影响，快速实现故障定位；所采用故障定位原理简单可靠，具有较强抗过渡电阻能力；采样频率要求不高，同时可以通过提高采样频率来提高故障定位精度，因此具有较高实际应用价值。

技术领域

本发明属于电力技术领域，涉及电力系统继电保护，为一种利用多源数据的主动配电网故障分层定位方法。

背景技术

随着现代电力系统的发展，配电网的网络日益复杂，容量和电压等级不断提升，配电网的安全正常运行成为服务电网用户的关键环节。在配电网运行监测中，能够在线路故障后快速实现准确故障定位测距，是提高配电网供电可靠性的关键。

线路发生相间短路故障，会伴随出现过流现象，容易实现故障识别。配电网中单相接地故障是最常见的故障类型，配电网故障定位主要是针对单相接地故障的准确定位^[1]。目前，配电网故障定位的常用方法有：1)基于阻抗的故障定位方法，以线路端点处测量故障距离^[2]-[3]，阻抗法在实际应用中相当广泛，优点是比较简单可靠，缺点是测距精度不高，传统的R-L模型算法为单端故障定位算法，在配电网应用中，传统的R-L模型算法在存在过渡电阻情况下，无法消除双端电流的耦合信息的问题，无法实现精确定位；2)基于行波的故障定位方法，通过故障产生的行波在故障点和测量端之间往返时间来计算故障距离^[4]；3)基于信号注入的故障定位方法，通过对系统注入信号来实现故障点寻迹^[5]。其中，基于阻抗法的故障测距方法原理简单，得到了广泛的应用研究，而针对基于阻抗的故障定位方法还存在的缺陷，有待进一步改进。

参考文献

[1]季涛,孙同景,薛永端,等.配电网故障定位技术现状与展望[J].电力系统保护与控制,2005,33(24):32-37.

[2]黄彦全,肖建,李晋,等.最小二乘法在距离保护中的应用初探[J].电力系统保护与控制,2004,32(7):17-20.

[3]刘家军,李春举,李文玲.在故障测距中应用故障分量电流的阻抗法研究[J].电气化铁道,2003(5):1-4.

[4]董新洲,葛耀中,徐丙垠.利用暂态电流行波的输电线路故障测距研究[J].中国电机工程学报,1999(4):76-80.

[5]王新超,桑在中.基于“S注入法”的一种故障定位新方法[J].电力系统保护与控制,2001,29(7):9-12.

发明内容

本发明要解决的问题是：基于阻抗的故障定位方法广泛用于配电网故障定位，但其定位精度不能满足需求，有待改进。本发明提出了一种新的利用多源数据的主动配电网故障分层定位方法。

本发明的技术方案为：一种利用多源数据的主动配电网故障分层定位方法，包括以下步骤：

步骤1：线路发生故障后，首先利用多源数据构造故障描述矩阵，进行故障位置的初始定位，首先将断路器、分段开关和联络开关标记成开关节点，构建N×N阶开关网络描述矩阵D，当线路发生故障，更新开关网络描述矩阵D得到故障描述矩阵F，判断出故障区段；

步骤2：根据步骤1得到的故障区段信息，在初始确定的故障区段内，根据故障区段两端节点m、n的电压电流量信息进行列式，计算故障点距离m端的等效电阻和等效电感：

设在节点m和节点n之间线路发生过渡电阻R_g短路故障，建立式子为：