[发明专利]一种小电流接地系统单相接地故障区段定位的方法

权利要求书

1.一种小电流接地系统单相接地故障区段定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、首先建立配电线路空间电场计算模型，得到线下电场与线路电压的数学关系，并采用优化算法确定电场的最佳测量位置，使得最佳测量位置处的垂直电场与线路零序电压成正比；

步骤2、当检测到故障发生后，沿线各测量点实时同步采集电场数据，获取沿线各测量点的电场数据，并对获取的电场数据进行预处理，包括截取故障发生后的暂态数据，剔除奇异值，形成新的时域电场波形；

步骤3、采用动态时间规整算法DTW计算每相邻测量点的时域电场波形相似度，对于测量点#i和#i+1，其波形的累加距离记为Da(i)，利用该累加距离Da(i)表征测量点#i和#i+1电场波形的相似度，对于k个电场测量点，沿线每相邻测量点电场波形的累加距离分别记为Da(1),Da(2)…Da(k-1)，当Da越小，则两时域波形的相似度越高；Da越大，则相似度越低，当Da(i)为最大值时，则测量点#i和#i+1的电场波形相似度最低，即故障点在测量点#i和#i+1之间，继而实现故障区段定位。

2.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统单相接地故障区段定位的方法，其特征在于，所述步骤1建立配电线路空间电场计算模型，得到线下电场与线路电压的数学关系，具体包括：建立电场与线路电压的计算表达式，考虑到线下空间电场垂直分量E_y大于水平分量E_x，因此取垂直电场分量E_y：

其中，G_a、G_b、G_c分别表示三相电压对测量点电场的叠加系数，x、y分别表示测量点坐标位置，j分别代表a、b、c，Q_ji表示电位系数，ε₀为空气的介电常数，X_j、Y_j分别表示A、B、C三相导体的坐标位置；

根据Karrenbauer变换，对三相电压进行相模变换，可得到E_y与线路模电压的计算表达式：

当满足G₁＝G₂＝0，即G_a＝G_b＝G_c时，G₀、G₁、G₂分别表示相模变换之后的叠加系数，U₀、U₁、U₂分别表示相模变换后的模电压。线下电场垂直分量E_y与线路零序电压U₀成正比：

E_y＝G₀·U₀ (7)。

3.根据权利要求1所述的一种小电流接地系统单相接地故障区段定位的方法，其特征在于，所述步骤1首先采用优化算法确定沿线各测量点的最佳测量位置，具体包括：

由(6)可知，当满足G₁＝G₂＝0，即G_a＝G_b＝G_c时，线下电场垂直分量E_y与线路零序电压U₀成正比，将此时的电场测量位置定义为最佳测量位置，由于无法直接给出解析表达式，因此需要对该位置进行寻优。采用融合粒子群算法和遗传算法的优化算法，分别将G_a与G_b和G_c之差作为目标函数，将三相导线下方空间坐标代入求解目标函数值并选择算子，根据选择算子值对粒子群进行排序，并更新各粒子的历史最优解与全局最优解，选择种群中性能优良的前一半个体作为父代粒子，并以此计算子代粒子，将父代粒子与子代粒子组成新的种群，并更新粒子的计算结果，循环计算直到满足G_a＝G_b＝G_c，进而确定最佳测量位置。