[发明专利]一种微弱故障行波下的多分支配电网故障定位方法

说明书

本发明为解决配电网相对复杂情况导致故障行波微弱的多分支配电网故障定位问题，提出了一种微弱故障行波下的多分支配电网故障定位方法。利用MRSVD分解对微弱行波信号降噪，然后进行VMD分解，重构中高频段的模态分量，计算其SDEO能量谱，获取行波到达时刻。利用行波到达时刻构造故障发生时间矩阵FOT，搜索故障所在区段，再构造故障定位时间矩阵FLT，根据线路长度与时间的比值关系，实现精准测距。本发明能有效解决行波信号微弱时波头标定的问题，获取准确的行波到达时间，并且仅需利用行波到达时间和线路长度，即可实现复杂多分支配网的故障精准定位，无需计算行波波速，排除波速不确定性的影响，进一步提高了定位精度。

技术领域

本发明属于电气二次系统领域，涉及配电网故障定位，具体地说，是一种在配电网相对复杂情况导致故障行波微弱条件下的多分支配电网故障定位方法。

背景技术

随着新型电力系统的发展，配电网的连续稳定供电将得到更多的重视，也将面临更多的挑战。在发生故障后，快速排查故障位置并安排抢修恢复是快速恢复供电和保证供电连续稳定的关键。目前故障定位领域应用广泛的有行波法和阻抗法，其中由于行波法采集的行波在微妙时间级，而电力电子器件的控制和相应时间在毫秒级，因此行波法能有效避免电力电子器件的影响，在高度电力电子化和大量新能源接入的新型电力系统有更强的实用性。

行波法通过采集关键节点在故障发生前后的电压电流行波进行波头标定，获取相应的行波到达时间，然后结合行波在线路的传输速度进行计算，实现精确测距。影响配电网中行波故障定位精度的因素主要有三个：1)配电网络与传统双端输电网络在结构上存在很大的差异，配电网络往往呈现辐射状，具有众多分支线路，网络拓扑结构复杂。传统的行波法只能在确定故障分支的前提下实现精确定位，无法从配电网复杂的分支结构中确定故障所在分支线路。2)行波法定位的关键之一在于获取精准的行波到达时刻，这除了受到行波采集装置的采集精度和时钟同步误差影响，还与波头标定的算法密切相关。目前，经典的小波法、HHT算法等均可以对行波波头进行准确标定。但当故障接地电阻高或故障初相角较小时，所产生的故障行波幅值便会很小，加上外部噪声的干扰，一系列复杂情况会导致行波信号微弱，使得传统的波头标定方法失效，无法获取准确的行波到达时刻。3)行波波速也是影响行波测距精度的关键。由于行波波速与线路参数、频率等密切相关，伴随着外部环境对线路参数的影响以及行波在配电网络中发生复杂的折反射导致的衰减，行波波速是一个不确定量，使用经验值来代替实际波速，必然会造成定位误差。因此，对配电网相对复杂情况下导致的微弱故障行波进行精确的波头标定，从复杂多分支的配电网络中准确获取故障分支，并排除行波波速影响实现精确定位，具有很重要的意义。

针对上述问题，本发明提出一种新的在配电网相对复杂情况导致故障行波微弱条件下的多分支配电网故障定位方法。

发明内容

为了解决配网复杂情况导致故障行波微弱时多分支配电网故障定位困难的问题，本发明提出一种新的定位技术方案。在配电网首末端以及各分支末端安装行波采集装置，采集故障前后时刻的故障电压行波，通过多分辨率奇异值分解(Multi-resolutionsingular value decomposition,MRSVD)和变分模态分解(Variational modedecomposition,VMD)结合的方法对微弱故障行波进行分析，获取行波到达时刻，然后通过构造故障发生时间矩阵FOT(Fault Occur Time)和故障定位矩阵时间FLT(Fault LocateTime)实现故障点的区段定位和精确定位。

本发明所提故障定位方法需要在一定前提条件下才能实施，包括对配电网络进行特定的网络拓扑编号、行波采集装置配置和特定的已知线路参数，其详细描述如下：