[发明专利]基于改进单端阻抗法的配电网高阻接地故障定位方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于改进单端阻抗法的配电网高阻接地故障定位方法及应用，该方法包括：1、利用快速傅里叶算法得到故障前后的基波电压电流数据，采用Π型线路模型等效配电网线路，并将配电网进行分区段处理；2、对单端阻抗法进行改进，依据过渡电阻消耗无功功率为零建立故障定位方程；3、定量分析DG对故障电流的贡献，并采用戴维南定理对故障下游网络的等效阻抗进行计算；4、对配电网所有区段执行迭代算法，并输出故障距离和区段编号实现故障定位功能。本发明能定位配电网高阻接地故障，从而能辅助检修人员快速检查并排除故障，提高配电网的供电可靠性。

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体的说是一种基于改进单端阻抗法的配电网高阻接地故障定位方法及应用。

背景技术

配电网高效和稳定的运行是保证用户可靠的供电质量的关键。据统计，大约80％的用户生产中断是由于配电网的故障引起的。因此，快速且有效的故障定位方法可以大幅度的提高配电系统的供电而可靠性。在现代配电网，配电线路分布在密集的城市和广阔的农村区域，复杂的结构造成了数据监测的困难，只有有限的监测装置被安装。

现今主流的配电网故障定位方法可以分为以下几类：行波法、基于机器学习的方法和基于阻抗的方法。行波法利用故障点行波信号的折射和反射特性来实现定位，具有很高的定位精度。为准确的检测行波信号到达的时间，小波变换被常用于处理瞬态信号，但很难选取合适的母小波和分解尺度。对于微弱的瞬态信号，行波法的性能很难令人满意，特别是在噪声干扰的情况下。行波法需要高采样率的设备用于定位，这在配电网很难被满足。行波在配电网中的传播受到其结构的影响，会导致更大的衰减和失真，其更适用于输电系统。基于机器学习的方法使用定位模块对故障进行定位，非常方便且快速。它的定位精度也非常高。但是无法仅使用记录的数据来执行。定位模块需要大量的历史数据进行训练，局限了基于机器学习的方法在实际中的应用。基于阻抗的方法仅需要基频的电压和电流信息以及网络参数，其成本低且容易实现，它是在实际应用中应用最为广泛的方法。

阻抗法又可分为单端阻抗法和双端阻抗法。双端阻抗法的定位精度较高，但要求对故障双侧的信息进行同步采样。单端阻抗法仅需要主变电站的测量信息和网络参数，这些信息在实际配电网中更容易获取，使得单端阻抗法应用更为广泛。但其受故障电阻的影响，尤其是高阻单相接地故障的定位精度受其影响较大。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于改进单端阻抗法的配电网高阻接地故障定位方法及应用，以期能定位配电网高阻接地故障，从而能辅助检修人员快速检查并排除故障，提高配电网的供电可靠性。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于改进单端阻抗法的配电网高阻接地故障定位方法的特点在于，包括如下步骤：

步骤1：获取配电网发生故障前、后主变电站监测点以及分布式电源DG接入节点的同步测量电压和电流信号，并利用快速傅里叶算法得到主变电站监测点发生故障前的三相电压相量[V_abc]'₁和三相电流相量[I_abc]'₁、发生故障后的三相电压相量[V_abc]₁和三相电流相量[I_abc]₁以及发生故障后第h个DG接入节点的三相电流相量和三相电压相量

步骤2：采用Π型线路模型对配电网线路进行等效，在具有并联分支的节点处将配电网分为K个区段并对每个区段进行编号，令k表示任一区段的编号，k∈K；当k＝1时，第k个区段的线路首端即为配电网主变电站监测点；