[发明专利]基于双采样率的配网线路故障点定位方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于双采样率的配网线路故障点定位方法及其装置，对低采样率测量设备采集的相电流波形进行相位相关度计算，在判定故障发生时启动高采样率测量设备的录波功能，对高采样测量装置采集的相电流波形采用短时傅里叶变换进行处理，然后根据D型行波法对故障点进行精确定位。本发明通过对波形数据进行相关度系数计算，解决了传统幅值触发录波的不可靠问题。并仅对低采样率数据进行相关度计算，有效降低了计算量，提高了故障录波触发速度。同时所用的高采样率测量设备采样时窗小，不依赖大存储容量，有效地降低了配网检测设备的成本。

技术领域

本发明涉及配电网线路故障诊断方法，更具体地，涉及一种基于短时傅里叶变换的双采样率配网线路故障点精确定位方法及装置。

背景技术

随着经济的不断发展，用户对供电质量的要求日益提高。配电网作为电网中直接与用户交互的部分，对用户的用电体验有着重大影响，配网的故障定位就显得尤为重要。而目前国内配电网多采用中性点非有效接地方式，拓扑结构复杂，分支多；接地故障电流小、故障定位较困难。随着人们对配网自动化水平要求的提高，更加迫切需要从根本上解决配网线路的故障定位问题。

当前国内外配网线路故障定位方法主要有故障指示器法、阻抗法与行波法。相较于故障指示器法和阻抗法，行波法受线路参数、系统运行方式、过渡电阻和故障类型的影响小，定位速度快，准确度高，目前是配网线路故障定位研究的热点。但是配电网复杂的线路结构和众多的分支导致故障行波幅值小、衰减畸变大，给配网故障的定位造成了难度。而目前的故障行波检测装置通常以行波幅值作为故障判据，导致故障的误判与漏判，较难得到较好的故障行波录波波形；同时行波法故障精确定位对检测设备采样率要求较高，对设备硬件性能要求较大，在配电网低成本控制的情况下应用不广泛。

而为了获取行波的到达时间，对行波信号进行奇异点分析就十分重要。目前在工程应用领域，对于信号的频谱分析一般都采用快速傅里叶变换的方法，该方法的应用最为广泛，技术也相对比较成熟，但是快速傅里叶变换方法无法满足非平稳信号的分析，对非平稳过程进行分析时存在无法避免的缺陷，因此快速傅里叶变换只能给出时域或频域内的统计平均结果，而不能提供信号时域和频域局部化的信息。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种配网线路故障点精确定位方法，基于短时傅里叶变换并结合低采样率设备与高采样率设备来对配网线路故障点进行精确定位。

具体地，本发明提供一种配网线路故障点精确定位方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，根据配网各节点低采样率测量设备采集的相电流波形，依照工频周期P，取一定时间间隔Q，对时间t至时间(t+Q)的相电流波形I1，与时间(t+P)至时间(t+P+Q)的相电流波形I2按照公式(1)相关度系数计算出相关度系数K：

其中，Cov(I1,I2)为I1与I2的协方差，Var[I1]为I1的方差，Var[I2]为I2的方差；；

步骤S2，根据K的数值大小，判断故障是否发生：当K大于设定阈值时，判定故障不发生，返回步骤S1，并令t＝t+Q；当K小于或等于设定阈值时，判定故障发生，记录下故障发生的时段：(t+P)至(t+P+Q)，记为T，启动高采样率测量设备，对T时段的故障波形进行记录存储；

步骤S3，对启动录波的高采样率测量设备采集的相电流波形进行短时傅里叶变换，得出i号节点初始行波的到达时刻T_i与行波极性，并由行波极性与测量设备的装设方向得出初始行波方向m_i；

步骤S4，统计初始行波方向相反的相邻节点，从中计算选出行波到达时刻之和最小的一组作为故障线路L的两端节点M与N，并将该两点的行波到达时刻记为T_M与T_N；

步骤S5，根据式(2)，计算出故障线路L上故障点的精确位置。