[发明专利]一种基于多端行波法的分级遍历配电网络故障定位方法

说明书

本发明提出一种基于多端行波法的分级遍历配电网络故障定位方法。即在线路首末端以及各支路末端安装同步行波监测设备，利用多端行波法，逐次计算，按照全网络逐级遍历的方式，直到找出符合条件的故障点具体位置。本发明利用行波注入法确定行波波速，更贴近选定线路的实际情况。利用多分辨率奇异值分解加TEO能量算子的波头提取方法，能够精确的确定波头到达时间。分级遍历的复杂多分支配电网定位方法，利用不同故障位置的故障行波到达各个测量点的不同表现，逐级计算判断，直到找出符合条件的准确故障点位置。本方法只用到一种行波检测设备，没有附加的支路判定设备的投入，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明属于电气二次系统领域，特别涉及一种基于多端行波法的分级遍历配电网络故障定位系统。

背景技术

配电网建设是直接关系用户用电的重要组成，而配网故障定位方法是电力系统发展过程中被摆在突出位置。配电网区别于输电线路的特点是线路复杂、分支多，多呈辐射状，所以故障定位具有更高的复杂性。传统的配网故障定位基本依赖于人工巡视，费时费力，效率低下。故障发生后高效、精准的故障定位可以帮助快速找到发生故障的位置并且检修排除，对快速回复电力运行、减少生产损失有重大意义。近些年，国内外学者提出并且实践众多故障定位的方法，在电力系统中有着广泛的应用，但是目前针对配网的故障定位尚显不足，很大程度上因为配网复杂性的限制，因此研究配电网测距精度、在尽可能减少设备投入的同时快速确定故障点，有着极大的现实意义。

现实中配电网络往往结构繁杂，支路众多，并且可能支路上还有支路。在已有的定位算法中，最常见的是行波法，利用故障点行波到达测量端的时间配合行波波速进行计算。单端行波法不需要设备严格同步，且独立工作，但是单端行波法涉及需要配合支路选线的设备，并且在繁杂的配网中，混合着各种折反射的故障点反射波精确识别具有极大难度。双端行波法利用行波到达不同两个测量端的时间差来计算故障距离，不涉及折反射问题，可靠性高，但是在多分支的配电网应用中，需要在每个末端都装设定位设备，并且在多支路选线中必须配合故障指示器确定故障支路。本发明拟实现一种只需要行波定位设备的定位方法，基于双端行波法进行多端故障定位，先不进行故障选线操作，通过故障距离计算结果分析故障是否位于两个测量端之间。

行波波速的确定也能很大程度上影响行波测距精度。实际运行中行波传播速度跟包括线路参数在内的很多因素有关，在不同条件下故障行波的中心频率不是一成不变的，再加上天气温度等环境等外界因素的影响，波速是一个不确定的值。有人在应用中直接用光速的值来参与计算，势必会带来不小的误差。还有方法利用故障初始波头和到母线的故障点反射波头之间的时间差来消除需要波速的计算，或者用故障初始波头、故障点反射波头和对端母线反射波头到达母线的时间差来消除需要波速的运算，但是此类方法又跟单端行波法一样陷入反射波识别的困境，在多节点多分支的复杂配网中往往会造成定位的失败。

针对上述问题，本文提出一种新的针对较复杂配电网的故障定位技术方法。

发明内容

为了解决复杂配电网故障定位困难的问题，本发明提出一种新的定位技术方案。即在线路首末端以及各支路末端安装行波监测设备，利用多端行波法，逐次计算，按照全网络逐级遍历的方式，直到找出符合条件的故障点具体位置。

为实现本发明的技术方案，基本步骤如下：

步骤1：将实际配电网拓扑图简化为定位结构图，忽略长度低于300m支路，在配电网首末端和各支路末端即A、H、L、M、N、O、P、Q、R、S端安装行波信号测取装置，该装置带有远程通讯功能，且带有GPS同步对时模块，时间误差50ns，获取各个测量端的三相电流信号i_M(t)。

步骤2：用行波注入法测量线路波速，在线路首端注入信号，在末端接收信号，得到时间t，线路长度为L，则波速可以表示为