[发明专利]一种基于有向树模型和线性拟合的行波故障定位方法

权利要求书

1.一种基于有向树模型和线性拟合的行波故障定位方法，包括以下步骤：

1)判断输电网发生故障的线路MN，分析故障行波在输电网中的传输路径，结合图论的分析，求取故障行波在输电网中的最短传输路径即故障初始行波的传输路径；

2)在图论中，树是n(n≥0)个节点的有限集合，将发生故障的输电网定义为一个有向树模型，其中定义故障点f为树的根节点，f所在的故障线路两端点M、N为子树的根节点，由步骤1)得到故障初始行波由M、N分别向输电网左右两边其他端点传输的路径L_M，L_N；

3)选取子树根节点M作为距离基点，定义沿距离基点M向根节点f方向传输的故障初始行波为正方向行波，波速为正，其通过的端点为正方向端点，与距离基点的距离取正，反之为负方向行波，波速为负，其通过的端点为负方向端点，与距离基点的距离取负，因此可以得到正方向端点和负方向端点到距离基点的传输距离分别为L₊＝L_N+l_MN，L_-＝-L_M，其中l_MN为M、N之间的距离，同时将输电网中故障初始行波传输路径与传输时间不匹配的端点定义为虚拟点；

4)根据双端行波定位公式和线性拟合原理，利用步骤3)求得的传输距离和各个端点检测到的故障初始行波到达时间组成的两组正负数据点，可在以时间为X轴，距离为Y轴的直角坐标系中分别拟合出两条相交且斜率互为相反数的拟合直线；

5)判断每个正负数据点是否满足校正判据1，是则执行步骤6)，否则返回步骤4)，同时消除步骤3)中可能产生的虚拟数据点；

6)判断两条拟合直线的斜率是否满足校正判据2，如果是，则执行步骤7)，否则返回步骤4)；

7)最终得到两条拟合直线的交点纵坐标即为故障点f到距离基点M的距离，定位流程结束，实现故障位置的精准定位。

2.根据权利要求1所述的基于有向树模型和线性拟合的行波故障定位方法，其线性拟合校正判据1特征在于：所述步骤5)中，校正判据1为：|t_k'-t_k|≤1μs；式中t_k’为计算的拟合时间值、t_k为记录的实际时间值。逐一对各电站的故障行波到达时刻的拟合值t_k’跟实际记录值t_k进行误差校正。根据现有的基于数字锁相原理的高精度同步秒时钟，可实现时间同步误差为1μs。故各电站的拟合值t_k’与实际记录值t_k的差值要小于1μs，即所有正向和反向电站都要满足校正判据1。

3.根据权利要求1所述的基于有向树模型和线性拟合的行波故障定位方法，其线性拟合校正判据2特征在于：所示步骤6)中，校正判据2为：式中a为拟合直线的斜率，v_light为光速。根据行波传输原理，行波的波速接近光速。虽然行波具有一定的色散特性，不同频率的行波分量在输电线路上传输时存在不同的传播速度，但是行波波速相对光速的偏差量很小。基于以上分析，显示故障行波特性的拟合直线的斜率一定满足校正判据2。