[发明专利]一种利用PMU的配电网故障区段定位方法

说明书

本发明公开了一种利用PMU的配电网故障区段定位方法，首先，进行故障相判定：发生故障时，采用发电机出线母线处三相的电流幅值分别对故障前三相均相等的单相电流幅值做差，通过差值结果的绝对值判断故障相；其次，进行幅值比较初步判定：将配电馈线上各区段首末端PMU监测的三相电流幅值分别做差，进而初步判定故障区段；再次，进行相位比较初步判定：对各PMU监测点的两个故障相电流分别进行集合经验模态分解，得到特征模态分量，进而计算各区段的余弦相似度，通过余弦相似度数值大小初步判定故障区段；最后，当两个初步判定结果一致时，输出最终的故障区段判别结果，当结果不一致，则返回重新计算。通过多判据融合提高故障判断的准确性。

技术领域

本发明属于电力系统配电网继电保护技术领域，具体涉及一种利用PMU的配电网故障区段定位方法。

背景技术

长期以来，我国的电力投资建设和研究主要集中在高压输电网，导致配电网故障定位技术等方面的发展受到严重制约。配电网作为电力系统的末端，直接反映着用户在供电可靠性、电能质量、安全和经济等方面所提出的要求。统计表明，配电网是电力系统故障多发部分，95％以上的用户停电事故是由配电网故障造成的，其中大部分是短路故障。我国配电网主要采用非有效接地方式,传统上将其故障分为相间故障和接地故障。相比而言,相间故障故障电流所造成的影响更为严重，因而也更值得重点关注。

现有故障区段定位方法在故障特征提取方面，存在这样或那样的问题，比如：

传统的傅里叶变换分析方法并不能分析出信号的某一频率在什么时刻出现，为此产生了能同时在时间和频率上表示信号密度和强度的时频分析，如短时傅里叶变换和小波变换等，但其基本思想都是根据傅里叶分析理论，对非线性非平稳信号的分析能力不足，受限于Heisenberg不确定原理。而且其基函数大多固定，导致特征表征能力不强，且在提取过程中，不具有自适应性，且容易得出没有实际物理意义的特征分量，不利于识别判据的构建。传统经验模态分解算法(EMD)虽然具备自适应特性，但易产生模态混叠现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用PMU的配电网故障区段定位方法，通过多判据融合提高故障判断的准确性。

本发明所采用的技术方案是，一种利用PMU的配电网故障区段定位方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、故障相判断：根据故障前三相均相等的单相电流幅值和故障发生后发电机出线母线处的各相电流幅值，确定发生相间故障的两个故障相；

步骤2、监测点编号：对于需要故障区段定位的配电网馈线设置PMU监测点，并对每个监测点进行编号，y＝1,2,3,…,n；

步骤3、幅值比较初步判定：根据任意两个相邻监测点之间各相电流幅值差的绝对值与故障前三相均相等的单相电流幅值之间的关系，初步确定基于幅值比较判定的故障区段；

步骤4、相位比较初步判定：对各PMU监测点发生相间故障的两个故障相电流分别进行模态分解，根据两个模态分解得到的两个特征模态波形之间的时间差、相位差，确定基于相位比较判定的故障区段；

步骤5：最终判定：判断基于幅值比较初步判定的故障区段与基于相位比较初步判定的故障区段是否一致，若一致，则输出最终的故障区段；否则返回步骤3。

本发明的特点还在于：

步骤1具体过程为：测定故障前各相电流幅值均为I，测定I_fxi为发生故障时发电机出线母线处，即x位置三相的电流幅值，i＝a，b，c，则发生故障时，位置x处a，b，c三相的电流幅值分别为I_fxa，I_fxb，I_fxc；当计算式|I_fxi-I|满足位置x处任意两个计算式的计算结果大于故障前单相电流幅值I，同时满足第三个计算式的计算结果小于0.5I时，则判定计算结果均大于I的两相为故障相，小于0.5I的一相为健全相。