[發(fā)明專利]一種基于線模行波突變的配電網(wǎng)單相接地故障的測距方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410052861.4
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103809082A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舒勤;周聰聰;鐘俊;韓曉言;董麗梅
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: G01R31/11
• 分類號: G01R31/11
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種行波測距方法，具體是指一種基于線模行波突變的配電網(wǎng)單相接地故障的注入行波測距方法。

背景技術(shù)

我國的6~35kV配電網(wǎng)一般采用中性點非直接接地方式運行，發(fā)生占總故障50%~80%的單相接地故障后，傳統(tǒng)的處理方法通過人工巡線查找故障點，費時費力。研究準(zhǔn)確有效的單相接地故障定位方法，對于提高配電網(wǎng)供電可靠性、減少停電損失有重要意義。

現(xiàn)階段配電網(wǎng)故障定位方法的發(fā)展方向主要有兩類：基于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的方法和行波法。基于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的方法從理論上說最簡單，即利用線路負(fù)荷開關(guān)處裝設(shè)的FTU實現(xiàn)故障分段定位。但這種方法的前提是實現(xiàn)配網(wǎng)自動化，而我國大部分地區(qū)都還沒有配備先進(jìn)的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。行波法是基于故障距離與行波從故障點傳輸?shù)綑z測點的時間成正比的原理，又分為單端法和雙端法。由于配電網(wǎng)絡(luò)多終端多分支的特點，雙端法并不適用，而利用故障產(chǎn)生行波的單端法也存在故障點第一次反射波難以識別的問題。C型行波法，也即單端注入行波法，通過在線路始端注入檢測信號，并利用注入信號與故障點返回信號的時差來確定故障距離，這種方法從理論上說在配電網(wǎng)中是可行的。

對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)，檢測端接收到的信號為故障點、分支點和分支末端等的多重折反射波的疊加，難以僅利用故障相注入后得到的波形找到故障點的反射波，通常采用以下兩種方式提取故障點反射波：一種是在系統(tǒng)未發(fā)生故障前分別向每相注入高壓脈沖信號得到每相非故障的行波波形并存儲，線路發(fā)生故障后向故障相注入相同的高壓脈沖信號得到故障情況波形，將故障相故障情況和非故障情況得到的兩組波形數(shù)據(jù)相減提取故障信息，但是由于配網(wǎng)系統(tǒng)不穩(wěn)定性較高，線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及用戶負(fù)載隨時都有可能發(fā)生變化，因此存在誤判的可能性；另一種是在故障后分別向故障相和非故障相注入高壓脈沖，然后將得到的故障相和非故障相的波形數(shù)據(jù)相減，將第一個非零突變點作為故障點反射信息。但是配電網(wǎng)分支多，且分支上往往通過配電變壓器接有三相不平衡負(fù)載。當(dāng)不平衡負(fù)載到首端的長度小于故障距離時，第一個差異點就可能來自于不平衡負(fù)載，而非故障點信息，即出現(xiàn)偽故障點，導(dǎo)致測距錯誤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于線模行波突變的配電網(wǎng)單相接地故障測距方法，從線路首端三相同時注入高電壓脈沖，測得各相返回的行波數(shù)據(jù)，用線模分量的首次出現(xiàn)構(gòu)造判據(jù)進(jìn)行故障測距，可消除線路結(jié)構(gòu)多變性和不平衡負(fù)載對測距的影響。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方法實現(xiàn)：

一種基于線模行波突變的配電網(wǎng)單相接地故障的測距方法，包括以下步驟：

（A）在配電網(wǎng)的首端三相同時注入相同的高電壓脈沖，并檢測三相返回的電壓行波；

（B）對步驟（A）得到的各相電壓行波利用相模變換矩陣變換到模量，進(jìn)而得到線模電壓行波；

（C）對步驟（B）得到的線模電壓行波進(jìn)行差分求導(dǎo)，得到第一個非零突變點的時刻，進(jìn)而得到行波的傳播時間；

（D）將步驟（C）得到的傳播時間代入測距公式，求得故障距離。

所述步驟（B）中的相模變換按照以下公式進(jìn)行處理：????????????????????????????????????????????????；式中：u₀為零模電壓行波；u₁和u₂為線模電壓行波；u_a，u_b，u_c為各相電壓行波；S為以故障相為基準(zhǔn)相的相模變換矩陣。

S采用卡倫鮑厄變換或克拉克變換矩陣。

卡倫鮑厄變換：。

克拉克變換矩陣：。

所述步驟（C）包括以下步驟：

（C1）對線模電壓行波進(jìn)行差分求導(dǎo)處理，計算公式如下：

；

式中：u^’(t)為線模電壓行波的差分求導(dǎo)結(jié)果，u(t)為t時刻的線模電壓行波幅值，Δt為采樣時間間隔；

（C2）以u^’(t)的絕對值大于某正數(shù)P作為非零突變點的判定依據(jù)，記錄第一個非零突變點的時刻t1。其中，閾值P的選取與采樣間隔及線模電壓是在一次側(cè)取值還是二次側(cè)取值有關(guān)；

（C3）計算行波傳播時間：