[发明专利]一种基于故障行波沿线分布特性的线缆混合线路双端测距方法

摘要

本发明涉及一种基于故障行波沿线分布特性的线缆混合线路双端测距方法，属于电力系统继电保护技术领域。当线路发生故障时，分别于量测端M端和量测端N端，由高速采集装置获取量测端M端和量测端N端故障电流行波数据，并截取故障初始行波到达前(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长和故障初始到达后2(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长的行波数据；其次，采用DWT‑PCA‑SVM判别机制，实现故障段的判别；再次，分别于量测端M端和量测端N端，于行波观测时窗[t₀,t₀+l₁/(2v)]和[t₀,t₀+l₂/(2v)]时窗内，计算测距函数f_Mu(x)和f_Nu(x)沿线分布的突变点，并根据测距函数沿线突变的分布规律实现线缆混合线路的故障测距。

主权项

1.一种基于故障行波沿线分布特性的线缆混合线路双端测距方法，其特征在于：首先，当线路发生故障时，分别于量测端M端和量测端N端，由高速采集装置获取量测端M端和量测端N端故障电流行波数据，并截取故障初始行波到达前(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长和故障初始到达后2(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长的行波数据，其中，l₁为架空线路全长，l₂为电缆线路全长，v_l为架空线路波速度，v_c为电缆线路波速度；其次，采用DWT‑PCA‑SVM判别机制，实现故障段的判别；再次，分别于量测端M端和量测端N端，于行波观测时窗[t₀,t₀+l₁/(2v)]和[t₀,t₀+l₂/(2v)]时窗内，计算测距函数f_Mu(x)和f_Nu(x)沿线分布的突变点，并根据测距函数沿线突变的分布规律实现线缆混合线路的故障测距；具体步骤为：第一步、当线路发生故障时，分别于量测端M端和量测端N端，由高速采集装置获取量测端M端和量测端N端故障电流行波数据，并截取故障初始行波到达前(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长和故障初始到达后2(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长的行波数据；第二步、采用下述步骤判断故障段：首先，将电流行波取绝对值后选取行波到达量测端前3个点，行波到达量测端后27个点，即采用2(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长的数据，进行小波分解，得到a₀、d₁～d₈小波重构系数；其次，选取a，d₂～d₈尺度下重构获取的故障电流波形进行主成分分析，得到PC₁～PC₅主成分对应的投影值q₁～q₅；再次，将q₁～q₅作为支持向量机的输入量：若SVM输出0，表示架空线路故障；若SVM输出1，表示电缆故障；第三步、构建测距函数：首先，根据式(1)和(2)计算沿线电压分布；式中，u_M＝i_k×Z_c，i_k为相邻健全线路电流行波，在式(1)和(2)中，j＝M，N；j＝M时，表示采用量测端M端数据计算沿线电压和电流分布，且线路参数取为电缆波阻抗Z_c＝Z_c,cable，电缆芯线电阻r＝r_c，电缆波速度v＝v_c；j＝N时，表示采用量测端N端数据计算沿线电压和电流分布，且线路参数取为架空线路波阻抗Z_c＝Z_c,OHL，架空线路线模电阻r＝r_l，架空线路波速度v＝v_l；其次，计算方向行波沿线路分布：根据式(1)和式(2)计算得到电压行波和电流行波以及式(3)和(4)计算正向行波和反向行波：正向行波：u⁺_jx＝(u_jx+Z_ci_jx)/2      (3)反向行波：u^‑_jx＝(u_jx‑Z_ci_jx)/2      (4)再次，提取正向行波和反向行波的突变：先采用式(5)和(6)差分运算得到和为正向行波的差分结果，为反向行波的差分结果，Δt为采样间隔；再计算差分结果c_dif在一段时间的能量即：式中，为正向行波在一段时间内的能量，为反向行波在一段时间内的能量，在式(3)～(8)中，j＝M、N；最后，构建测距函数：分别于量测端M端和量测端N端，在[t₀,t₀+l₁/(2v)]和[t₀,t₀+l₂/(2v)]时窗长度内，得到测距函数f_Mu(x)和f_Nu(x)：第四步、确定故障距离：将量测端M端，在[t₀,t₀+l₁/(2v)]时窗内计算得到测距函数f_Mu(x)的突变点记为突变解集f_Mu＝[x_M1,x_M2,……]；将量测端N端在[t₀,t₀+l₂/(2v)]时窗内计算得到测距函数f_Nu(x)的突变点记为突变解集f_Nu＝[x_N1,x_N2,……]；若根据步骤二，判断出故障位于架空线路，根据式：x^*_M＝(v_c/v_l)x^*_N x^*_M∈f_Mu x^*_N∈f_Nu并结合突变点的极性和幅值，确定故障距离；若根据步骤二，判断出故障位于电缆线路，根据式：x^*_M＝(v_l/v_c)x^*_N x^*_M∈f_Mu x^*_N∈f_Nu并结合突变点的极性和幅值，确定故障距离。