配電線路故障測距方法技術

本發明專利技術提出了一種配電線路的故障測距方法，其中，該配電線路的故障測距方法包括：步驟102，若配電線路正常，則在斷路器合閘時，采集并記錄所述斷路器從合閘時刻起產生的合閘行波；步驟104，若所述配電線路發生永久性故障，則在所述斷路器跳閘后再重合閘時，采集并記錄所述斷路器從重合閘時刻起產生的重合閘行波；步驟106，根據所述合閘行波和所述重合閘行波，確定重合于故障疊加行波；步驟108，根據所述重合于故障疊加行波中的故障點反射波和所述重合閘時刻，計算出所述配電線路的故障點距離。通過本發明專利技術的技術方案，能夠在配電網線路發生永久性故障時，快速準確地定位故障，實現單端精確故障定位。

【技術實現步驟摘要】
配電線路故障測距方法
本專利技術涉及電力系統
，具體而言，涉及一種電力線路的故障測距方法。
技術介紹
目前，由于配電網結構復雜、分支眾多，部分地區存在電纜-架空線混合線路，并且配網自動化覆蓋水平有限，大部分地區還是只具有變電站或變電所單端測量條件，因此準確定位故障一直是配電網中的一大難題。現有的配電網故障測距方法中，主要有故障穩態量法、故障暫態量法、注入法。故障穩態量法主要就是阻抗法，利用故障時測得的電壓電流求得故障回路的阻抗，適用于分支少、結構簡單的饋線，但不適合具有多分支或電纜-架空線混合饋線。故障暫態量法主要就是行波法，利用故障產生的暫態行波進行故障測距，可分為單端法和雙端法。單端法面臨的主要問題是暫態行波在分支節點和混合線路節點會頻繁的發生折反射，需要一一甄別這些節點的反射波，識別故障點反射波將極其困難；雙端法只采用初始暫態行波，但需要所有分支末端安裝設備，實際中無法做到；此外，還有采用初始線模波行波和初始零模行波時間差進行測距的方法，但零模行波傳播過程色散嚴重，如何標定到達時刻和確定零模行波波速將是主要難題。注入法是在系統故障后向系統注入特殊信號來測距的方法，主要有S注入法、端口故障診斷法、加信傳遞函數法和單端注入行波法，注入法的主要問題是需要加裝專用信號源和輔助檢測裝置，但是投資成本高。因此，如何在配電網線路發生永久性故障時，快速準確地定位故障，并且避免檢測故障的投資成本過高成為亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術正是基于上述問題，提出了一種新的單端測距技術方案，用以在配電線路發生永久性故障時，快速準確地定位故障。有鑒于此，本專利技術提出了一種配電線路的單端行波故障測距方法，包括：步驟102，若配電線路正常，則在斷路器合閘時，采集并記錄所述斷路器從合閘時刻起產生的合閘行波；步驟104，若所述配電線路發生永久性故障，則在所述斷路器跳閘后再重合閘時，采集并記錄所述斷路器從重合閘時刻起產生的重合閘行波；步驟106，根據所述合閘行波和所述重合閘行波，確定重合于故障疊加行波；步驟108，根據所述重合于故障疊加行波中的故障點反射波和所述重合閘時刻，計算出所述配電線路的故障點距離。在該技術方案中，斷路器在正常合閘和發生永久性故障時進行重合閘時，所有饋線及其分支的結構和負荷不變，重合于故障疊加行波僅反應故障支路的影響，從暫態行波的角度，則是僅反應故障支路節點對波的折反射，不反應其他分支或混合線路節點的影響，因此，根據重合于故障疊加行波可以識別故障點反射波，再結合從合閘時刻開始的合閘行波可以準確地確定故障點距離。另外，通過重合于故障疊加行波進行故障點測距，可以消除饋線中分支節點和混合線路節點造成的干擾，從而準確、快速地確定故障點距離。另外，本測距方案不需要加裝注入設備，適合單端測量條件的配電系統，不受中性點接地形式的影響，特別在饋線具有多分支線路或混合線路情況時也可以進行測距，應用廣泛，而且檢測故障的投資成本比較低。在上述技術方案中，優選地，步驟106具體包括：分別對所述合閘行波和所述重合閘行波進行歸一化處理；通過以下公式對歸一化后的合閘行波和歸一化后的重合閘行波進行計算，以確定所述重合于故障疊加行波，其中，表示所述重合于故障疊加行波，表示所述歸一化后的重合閘行波，表示所述歸一化后的合閘行波。在該技術方案中，通過分別對合閘行波和重合閘行波進行歸一化處理，再利用歸一化處理后的重合閘行波和合閘行波計算重合于故障疊加行波，該重合于故障疊加行波可以消除混合線路節點對暫態行波的干擾，從而實現對故障點距離的準確測量。在上述任一技術方案中，優選地，所述分別對所述合閘行波和所述重合閘行波進行歸一化處理，具體包括：分別對所述合閘行波和所述重合閘行波進行小波變換，以確定所述合閘行波的首個模極大值和所述重合閘行波的首個模極大值；按照以下公式，分別對所述合閘行波和所述重合閘行波進行歸一化處理，其中，Yn表示所述合閘行波，Mn表示所述合閘行波的首個模極大值，Yf表示所述重合閘行波，Mf表示所述重合閘行波的首個模極大值。在該技術方案中，由于合閘行波和故障量對應的重合閘角度不同，產生不同幅值的重合閘波，因此，分別對合閘行波和重合閘行波進行小波變換，獲取小波變換后的模極大值，消噪后，確定合閘行波和重合閘行波的首個模極大值，再根據該首個模極大值對合閘行波和重合閘行波進行歸一化處理，以計算出能夠反映故障支路的重合于故障疊加行波。在上述任一技術方案中，優選地，通過以下公式對所述合閘行波和所述重合閘行波進行小波變換：其中，f(n)表示所述合閘行波或者所述重合閘行波，表示第j尺度的逼近分量，為第j尺度的小波分量，h(k1和g(k2均表示濾波器參數；以及通過以下公式計算模極大值：其中，表示第j尺度的小波變換的模極大值，表示當前層中的第k點數據的第j尺度的小波分量。在該技術方案中，通過以上公式進行小波變換，可以減小對配電線路中的故障點的定位的誤差，從而保證故障點測距的準確性。在上述任一技術方案中，優選地，步驟108具體包括：按照以下公式計算所述配電線路的故障點距離，其中，X表示所述配電線路的故障點距離，t3表示所述故障點反射波的時刻，t2表示所述重合閘時刻，V表示行波波速。通過本專利技術的技術方案，計算出配電線路中發生永久性故障的距離，以進一步確定故障點的位置，這樣就能快速準確地定位故障，加快故障處理和供電恢復速度，減少停電帶來的損失，而且可以避免檢測故障的投資成本過高。附圖說明圖1示出了根據本專利技術的一個實施例的配電線路的故障測距方法的流程示意圖；圖2示出了根據本專利技術的一個實施例的配電線路模型的示意圖；圖3示出了根據本專利技術的一個實施例的配電線路模型的饋線的結構示意圖；圖4示出了根據本專利技術的一個實施例的配電線路模型的桿塔結構示意圖；圖5示出了根據本專利技術的一個實施例的配電線路模型的仿真測距的重合閘的行波波形的示意圖；圖6示出了根據本專利技術的一個實施例的配電線路模型的仿真測距的歸一化后的行波波形的示意圖；圖7示出了根據本專利技術的一個實施例的配電線路模型的仿真測距負荷變化時的重合于永久故障疊加行波波形的示意圖。具體實施方式為了可以更清楚地理解本專利技術的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本專利技術，但是，本專利技術還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本專利技術的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。圖1示出了根據本專利技術的一個實施例的配電線路的故障測距方法的流程示意圖。如圖1所示，根據本專利技術的一個實施例的配電線路的故障測距方法，包括：步驟102，若配電線路正常，則在斷路器合閘時，采集并記錄所述斷路器從合閘時刻起產生的合閘行波。步驟104，若所述配電線路發生永久性故障，則在所述斷路器跳閘后再重合閘時，采集并記錄所述斷路器從重合閘時刻起產生的重合閘行波。其中，合閘行波和重合閘行波可以是電流行波，也可以是電壓行波。合閘時刻可以記為t1，重合閘時刻可以記為t2。步驟106，根據所述合閘行波和所述重合閘行波，確定重合于故障疊加行波。步驟108，根據所述重合于故障疊加行波中的故障點反射波和所述重合閘時刻，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種配電線路的故障測距方法，其特征在于，包括：步驟102，若配電線路正常，則在斷路器合閘時，采集并記錄所述斷路器從合閘時刻起產生的合閘行波；步驟104，若所述配電線路發生永久性故障，則在所述斷路器跳閘后再重合閘時，采集并記錄所述斷路器從重合閘時刻起產生的重合閘行波；步驟106，根據所述合閘行波和所述重合閘行波，確定重合于故障疊加行波；步驟108，根據所述重合于故障疊加行波中的故障點反射波和所述重合閘時刻，計算出所述配電線路的故障點距離。

【技術特征摘要】
1.一種配電線路的故障測距方法，其特征在于，包括：步驟102，若配電線路正常，則在斷路器合閘時，采集并記錄所述斷路器從合閘時刻起產生的合閘行波；步驟104，若所述配電線路發生永久性故障，則在所述斷路器跳閘后再重合閘時，采集并記錄所述斷路器從重合閘時刻起產生的重合閘行波；步驟106，根據所述合閘行波和所述重合閘行波，確定重合于故障疊加行波；步驟108，根據所述重合于故障疊加行波中的故障點反射波和所述重合閘時刻，計算出所述配電線路的故障點距離。2.根據權利要求1所述的配電線路的故障測距方法，其特征在于，步驟106具體包括：分別對所述合閘行波和所述重合閘行波進行歸一化處理；通過以下公式對歸一化后的合閘行波和歸一化后的重合閘行波進行計算，以確定所述重合于故障疊加行波，其中，表示所述重合于故障疊加行波，表示所述歸一化后的重合閘行波，表示所述歸一化后的合閘行波。3.根據權利要求2所述的配電線路的故障測距方法，其特征在于，所述分別對所述合閘行波和所述重合閘行波進行歸一化處理，具體包括：分別對所述合閘行波和所述重合閘行波進行小波變換，以確定所述合閘行波的首個模極大值和所述重合閘行波的首個模極大值；按照以下公式，分別對所述合閘行波和所述重合閘行波進行歸一化處理...

【專利技術屬性】
技術研發人員：施慎行，雷傲宇，董新洲，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京,11