[发明专利]一种基于PMU和智能电表的配电网故障定位方法

权利要求书

1.一种基于PMU和智能电表的配电网故障定位和测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：构建母线阻抗矩阵Z_bus；S2：读取智能电表测量的电压偏移量，公式如下：其中i表示馈线表安装在母线i上，表示故障前馈线表测量的电压值，表示故障期间馈线表测量电压值；S3：通过智能电表的测量值、母线阻抗矩阵、以及电压偏移量估算配电系统中每条母线的故障电流S4：计算各母线的故障电流平均值S5：计算每条母线的故障电流参数δ_k公式，如下：S6：将与各母线关联的故障电流参数最小δ_k的那条母线作为故障母线；S7：如果有多个母线同时被认为是故障母线，此时采用自动中断映射判断故障位置；S8：故障定位测试；所述S8故障定位测试包括以下步骤：在一个实际13.8kv的配电系统中进行测试，通过ATP模拟每个电表上的测量值，利用阻抗矩阵对每一段线路进行ATP建模，一个误差参数被引出，其距离是相对于变电所得出的，测试建立在仅考虑单相接地故障以及三相短路故障，且仅使用短路相故障电流：误差参数＝|实际故障距离-计算故障距离|；为了简化分析结果，对误差进行分类，误差距离从0～400m，每一百米一个间隔，分为四个等级；

S81：有无中断映射对该方法的影响；

S82：负荷估计精度对该方法的影响；

S83：故障电阻对该方法的影响；

S84：智能电表所测量的电压精度对该方法的影响；

S85：智能馈线电表的数量以及位置对该方法的影响；

S86：智能电表对电压幅值、相位同时测量对于该方法的影响；

S87：动态负荷对该方法的影响。

2.根据权利要求1所述的基于PMU和智能电表的配电网故障定位和测试方法，其特征在于，所述S1可采用脱机工作。

3.根据权利要求1所述的基于PMU和智能电表的配电网故障定位和测试方法，其特征在于，所述S5中为了方便计算，假设a，b，c三相相差120度，实际上配电系统中三相是不可能平衡的，但是即使三相不平衡该方法仍然显示良好的性能，而且当智能电表仅测量电压幅值时，不需要同步。

4.根据权利要求1所述的基于PMU和智能电表的配电网故障定位和测试方法，其特征在于，所述S3中表示系统三相母线阻抗矩阵的3×3子矩阵。

5.根据权利要求1所述的基于PMU和智能电表的配电网故障定位和测试方法，其特征在于，S81中其误差大多数保持在0～100m之内，因中断映射可以减少搜索空间、计算量、以及降低故障定位系统认为同时有多个故障发生的可能。

6.根据权利要求1所述的基于PMU和智能电表的配电网故障定位和测试方法，其特征在于，所述S82中负荷由包含在母线阻抗矩阵中的恒阻抗矩阵表示，负荷相当于与母线并联的等效阻抗，负荷估计则根据负荷曲线或智能电表信息决定，设定负荷误差系数为Z_Zbus/Z_ATP％，并分别设误差系数为80％、95％、105％、120％。

7.根据权利要求1所述的基于PMU和智能电表的配电网故障定位和测试方法，其特征在于，所述S83中由于故障电阻会对故障电流的估计产生影响，所以故障电阻直接影响故障电流的大小，不同的电阻值对本方法没有太大影响。

8.根据权利要求1所述的基于PMU和智能电表的配电网故障定位和测试方法，其特征在于，所述S84中由于智能电表测量电压变化时产生的误差可能会对故障电流的估计有影响，所以有必要分析电压测量精度，智能电表测量电压误差可能由测量误差或测量装置不精确引起，电压精度误差确实会对该方法产生不小的影响，但是仍然可以接受，而且电压测量精度越高，该方法性能越好。

9.根据权利要求1所述的基于PMU和智能电表的配电网故障定位和测试方法，其特征在于，所述S85中由于通过智能电表的测量进行故障定位，因此馈线表数量越多，本算法结论就会越精确，但是馈线表数量增多也会增加成本和数据量，所以经济因素是决定馈线表数量的重要因素，同时，虽然无法直接分析，但事实证明，馈线表安装在分支末端具有更好的性能；所述S86中仅对电压幅值进行测量以此进行故障定位，结果表明仅测量幅值时，仍具有很好的性能，但是由于需要同步，所以可以考虑增加对电压相量的测量，不同的相位在不同的故障电阻条件下，故障电流参数仍以相同比例变化；所述S87中由于负荷都采用恒阻抗模型表示，分别采用马力为100、200的电动机，结果表明在动态负荷时该方法仍有很好的性能。