[发明专利]一种电网故障行波测距方程自动构造方法

说明书

本发明涉及一种电网故障行波测距方程自动构造方法，属于电力系统保护技术领域。本发明对电网线路故障波过程分析的网格法进行工程化处理；由波过程网格法递归数据生成总扩展分支时间记录表和基于测点的扩展分支记录表，并列写出行波传播路径方程；在获得行波路径方程表达式的基础上，指定未知数并联立方程组，根据系数矩阵的秩、方程个数和未知数个数的关系判别线性方程组是否能求解，若是，则通过符号运算获得相应测距公式，若否，则无法构成测距公式。

技术领域

本发明涉及一种电网故障行波测距方程自动构造方法，属于电力系统保护技术领域。

背景技术

快速、准确地确定输电线路故障位置，对减少巡线盲目性，提速故障修复，减少故障停电损失，增强发现排查隐患针对性，均具有重要作用。行波测距是输电线路故障定位的重要技术，具有极高的理论定位精度和时域波形分辨率。随着电力系统电力电子化的不断深入，行波测距在传统阻抗法测距不适用的直流线路等场景得到广泛应用，并从交流输电网向低电压等级的次级输电网乃至配网拓展应用。随着应用范围的不断拓展，面对涌现出的更复杂场景和更高指标的现场实际测距需求，迫切需要研究完善行波测距技术。

当前电力网络故障的行波测距普遍仅利用故障线路测点或广域测点所观测的初始行波，未能充分利用所观测的后续行波波形的价值。单端后续波头分析方法往往只针对特定拓扑类型或故障类型。针对复杂场景的行波测距算式缺少通用机器分析与构造方法，针对新网络拓扑的测距算法构造以及获得测距结果后的结果校核不得不依赖专业人工分析完成，效率低，难以灵活适应拓扑的变化，可复制性差。因此，迫切需要研究针对传输线网络的行波测距公式的自主构造方法，提升测距方法的丰富性、冗余性、灵活性，增强测距方法的稳健性和测距结果的可解释性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电网故障行波测距方程自动构造方法，统一电力线时差法行波测距方程构造解析过程，能够适用于机器实现任意复杂拓扑下的测距算法集的自主构造，实现测距公式的知识沉淀，可用于校验、推理，增强测距结果的可解释性。

本发明的技术方案是：一种电网故障行波测距方程自动构造方法，对电网线路故障波过程分析的网格法进行工程化处理；由波过程网格法递归数据生成总扩展分支时间记录表和基于测点的扩展分支记录表，并列写出行波传播路径方程；在获得行波路径方程表达式的基础上，指定未知数并联立方程组，根据系数矩阵的秩、方程个数和未知数个数的关系判别线性方程组是否能求解，若是，则通过符号运算获得相应测距公式，若否，则无法构成测距公式。

具体步骤为：

Step1：对电网线路故障波过程分析的网格法进行工程化处理。

Step2：由波过程网格法递归数据生成总扩展分支时间记录表和基于测点的扩展分支记录表，并列写出行波传播路径方程。

Step3：在获得行波路径方程表达式的基础上，指定未知数并联立方程组，根据系数矩阵的秩、方程个数和未知数个数的关系判别线性方程组是否能求解，若是，则通过符号运算获得相应测距公式，若否，则无法构成测距公式。

所述Step1具体为：

Step1.1：用顶点和边抽象输电线路，并对线路编号，指定故障线，生成线长邻接矩阵。

Step1.2：将故障点用理想电压源阶跃串联过渡电阻的戴维南支路等值，且仅考虑单次故障激励。

Step1.3：对到达观测点的行波幅值和行波传播时长加以约束。考虑故障行波波头在传播中其幅值在小于一定数值时淹没于噪声无法分辨，故行波最小幅值阈值Y_th＝0.005Y₁，考虑到行波随传播距离衰减、复杂性随传播路径增多而增加，以及避免与多次扰动的多个行波相混淆，行波分析仅分析故障行波后有限时间内的行波，传播时长阈值T_th取700μs。

所述Step2具体为：