[發明專利]一種基于改進雙端行波法的配電網故障定位系統及方法

在審

• 申請號: 201310313709.2
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN104166073A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 王崢;李國棟;周雪松;靳盤龍;梁偉;劉云;王瑤
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網天津市電力公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明屬于配電網故障定位技術領域，特別是一種基于改進雙端行波法的配電網故障定位系統及方法。

背景技術

配電網因其拓撲結構復雜而對故障定位的要求比較高。基于測量故障信號行波到達末端的時間來確定故障點的行波測量算法有很多，其核心在于：1、對信號的捕獲，即對于故障行波波頭的檢測，是針對故障信號其特點利用信號分析的方法能夠保證第一時間確定故障行波；2、對于波速的測量，行波波速的準確性是利用行波法精確定位故障點的另一關鍵因素。故障行波的傳播速度與輸電線路的實際參數有關,而線路參數是頻率的函數,由于頻率是實時波動的,因此準確計算行波波速較為困難。3、對于時間的測量，指的是為了獲得行波波頭到達兩端監測點的精確時間，線路兩端必須配置高精度的同步時鐘。隨著全球定位系統(global?positioning?system,GPS)及同類的高精度同步時鐘系統在電網中的應用，這已是可以解決的問題。

對于第一個問題，現有的小波變換（Wavelet?Transform,WT）雖然在檢測行波波頭到達時刻上有突破性，但是也有其不可忽視的缺點，就是小波變換缺少自適應性，對于信號選取小波基函數和分解尺度要求比較高；后來更進一步的檢測方法有希爾伯特-黃變換（Hilbert-Huang?Transform,HHT）在檢測波頭時刻上面擁有更加精確的優點，而且不存在選取函數的問題，是一種自適應方法，但是希爾伯特-黃變換還是擁有其不足之處，如過包絡、欠包絡、分解結果不唯一和計算量較大等。

對于第二個問題，在利用行波法進行故障定位時,有的將波速直接取為光速,有的提出使用線路區外故障時由雙端行波測距系統本身所測得的波速(即使用離線測得的波速),有的則利用故障初始行波、故障點反射波或對端母線反射波到達母線的時間來消除波速的影響等等。由于輸電線路參數是隨頻率變化的,即使同一線路在不同時刻線路參數也在變化,波速數值也不相同。因此,無論是將波速取

為定值,還是使用離線測得的波速都無法保證故障行波波速的準確性。而對于利用故障點反射波或對端母線反射波消除波速影響的故障定位方法,當反射波衰減至無法測量或不存在反射波時其定位可靠性和定位精度難以保證。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于改進雙端行波法的配電網故障定位系統及方法。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于改進雙端行波法的配電網故障定位系統，其特征在于：包括由傳感器模塊、微處理器模塊、無線通信模塊、電源模塊構成的終端測量模塊及控制中心主機，所述傳感器模塊對電網線路各相電流進行測量，傳感器模塊輸出與微處理器模塊輸入連接，微處理器模塊輸出與無線通信模塊輸入連接，無線通信模塊輸出與控制中心主機無線通信，所述電源模塊為整個終端測量模塊供電。

而且，所述傳感器模塊進一步包括電流互感器、控制器、A/D轉換及D/A轉換，電流互感器一次側直接串聯到線路中，二次側通過接入一個運算放大器后與A/D轉換連接，A/D轉換輸出與微處理器模塊連接，所述控制器與D/A轉換連接，D/A轉換輸出與微處理器模塊連接。

而且，微處理器模塊具體采用型號為MSP430F149的微處理器芯片，該微處理器芯片進一步分為應用單元，存儲器單元及處理器單元，處理器單元的傳感器接入端口接收傳感器模塊的A/D轉換輸出信號，應用單元接收傳感器模塊的D/A轉換輸出信號,存儲器單元與無線通信模塊連接實現信息的相互傳遞。

而且，所述微處理器模塊進一步外接一個頻率為32.768kHz的低速晶體振蕩器及一個頻率為8MHz的高速晶體振蕩器，微處理器模塊通過內部頻率為1042kHz時鐘和兩個外部晶體振蕩器進行時間同步和取樣頻率設定，低速晶體振蕩器連接在MSP430F149芯片的XIN和XOUT管腳上，高速晶體振動器作為第二晶體振蕩器，連接在MSP430F149芯片的XT2OUT和XT2IN管腳上。

而且，所述MSP430F149芯片在一般情況下工作在低頻模式，當需要進行數據監測時，立即切換到高頻模式，進行數據的采集、處理和收發等操作，使系統滿足低功耗的同時也保證了快速響應。

而且，所述無線通信模塊具體采用CC2430單片機，無線通信模塊通過串口電路與控制中心主機進行無線通信，將處理后行波信號上傳至控制中心主機。

一種基于改進雙端行波法的配電網故障定位系統的方法，其特征在于：方法的步驟如下：

⑴電流互感器對電網線路各相的電流進行測量；