[發明專利]一種基于沿線電壓分布和行波信息全覆蓋的輻射網故障分支識別方法

有效

• 申請號: 201510633129.0
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105182186B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 束洪春;余多;田鑫萃;高利
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于沿線電壓分布和行波信息全覆蓋的輻射網故障分支識別方法，其特征在于：當多分支輻射狀配網發生單相接地故障時，采用PCA-SVM識別多分支輻射狀配網的故障支路所在割集；然后在故障割集下，對主干1量測端獲取的故障行波數據求取線模行波，應用得到的線模行波并根據貝杰龍線路傳遞方程推算沿線電壓行波和電流行波分布，將沿線電壓行波和沿線電流行波進行沿線方向行波分解，獲取沿線分布的方向行波，再利用其正向行波乘以反向行波并分別于兩個相繼的L₁/(2v)時窗長度內進行積分來構造測距函數，最后根據測距函數沿線長L₁范圍內行波突變分布來辨識多分支輻射網的故障支路，L₁為主干1的線長，v為線路的波速度。

2.根據權利要求1所述的基于沿線電壓分布和行波信息全覆蓋的輻射網故障分支識別方法，其特征在于具體步驟為：

(1)多分支輻射狀配網發生單相接地故障時，應用PCA-SVM判別該輻射狀配網的故障割集；

(2)在采樣率1MHz下，對主干1量測端獲得的電壓、電流進行采樣，得到相電流采樣值序列i_M,a(k)、i_M,b(k)、i_M,c(k)，相電壓采樣值序列u_M,a(k)、u_M,b(k)、u_M,c(k)，其中k表示采樣點，k＝1，2，…；M表示量測端；

(3)根據式(1)和式(2)分別求出線模電流和線模電壓的離散序列i_M,s(k)和u_M,s(k)：

i_M,s(k)＝i_M,a(k)-i_M,b(k) (1)

u_M,s(k)＝u_M,a(k)-u_M,b(k) (2)

(4)沿線分布的計算：利用式(3)和式(4)分別計算量測端所在饋線主干1的沿線電壓分布和沿線電流分布；

式中，s為線模分量；x為沿線任意一點到量測端的距離；v為線路的波速度；Z_c,s為線路的特征阻抗；r_s為線路單位長度電阻；u_M,s(k)為量測端的線模電壓行波；i_M,s(k)為量測端的線模電流行波；u_M,x,s(x,k)為k時刻距量測端x處的電壓；i_M,x,s(x,k)為k時刻距量測端x處的電流；

(5)計算沿線分布的正向行波和反向行波：根據式(5)和式(6)分別計算主干1沿線分布的正向電壓行波、沿線分布的反向電壓行波，即：

u⁺_M,x,s＝(u_M,x,s+Z_c,si_M,x,s)/2 (5)

u^-_M,x,s＝(u_M,x,s-Z_c,si_M,x,s)/2 (6)

(6)沿線分布的正向行波梯度和反向行波梯度的計算：利用沿線分布的正向電壓行波相鄰兩個采樣值之差構造沿線分布的正向電壓梯度，即：

c⁺_{M,dif_u}(k)＝u⁺_M,x,s(k)-u⁺_M,x,s(k-1) (7)

利用沿線分布的反向電壓行波相鄰兩個采樣值之差構造沿線分布的反向電壓梯度，即：

c^-_{M,dif_u}(k)＝u^-_M,x,s(k)-u^-_M,x,s(k-1) (8)

(7)計算沿線分布的正向行波突變和反向行波突變：根據式(9)提取主干1沿線分布的正向電壓行波突變，即：

根據式(10)提取主干1沿線分布的反向電壓行波突變，即：

式中，R取為3；

(8)測距函數的構造：采用式(11)和式(12)，將步驟(7)得到的正向行波突變和反向行波突變相乘并分別于行波觀測時窗[k₀,k₀+L₁/(2v)]和[k₀+L₁/(2v),k₀+L₁/v]內進行積分，得到測距函數f_uI(x)和f_uII(x)的沿線行波突變：

式中，k₀表示量測端M檢測到的故障初始行波到達時刻；L₁為主干1的線長；

(9)故障定位判據的構造：

根據步驟(8)計算得到[k₀,k₀+L₁/(2v)]和[k₀+L₁/(2v),k₀+L₁/v]兩個相繼時窗內，測距函數f_uI(x)和f_uII(x)的沿線分布突變點，其對應距離分別記為[x_I1,x_I2,……]和[x_II1,x_II2,……]；

若步驟(1)中SVM輸出為1，則判斷故障發生在主干1上；

若步驟(1)中SVM輸出為2，則判斷故障發生在故障割集2，此時若[x_I1,x_I2,……]中的突變距離x^*_I和[x_II1,x_II2,……]中的突變距離x^*_II滿足：

x^*_I+x^*_II＝L₂ (13)

且當x^*_I的突變點極性為負，x^*_II的突變點極性為正時，判斷故障位于主干2半線長之內；當x^*_I的突變點極性為正，x^*_II的突變點極性為負時，判斷故障位于主干2半線長之外，式(13)中，L₂為主干2的線長；

若[x_I1,x_I2,……]中的突變距離x^*_I和[x_II1,x_II2,……]中的突變距離x^*_II滿足：

x^*_I+x^*_II＝L₆ (14)

且x^*_I和x^*_II的突變點極性均為負極性，則判斷故障發生在分支1，式(14)中，L₆為分支1的線長；

若步驟(1)中SVM輸出為3，則判斷故障發生在故障割集3，此時若[x_I1,x_I2,……]中的突變距離x^*_I和[x_II1,x_II2,……]中的突變距離x^*_II滿足式(13)所示約束條件，且x^*_I和x^*_II的突變點極性均為負極性，則判斷故障發生在主干3；

若[x_I1,x_I2,……]中的突變距離x^*_I和[x_II1,x_II2,……]中的突變距離x^*_II滿足式(14)所示約束條件，且x^*_I和x^*_II的突變點極性均為負極性，則判斷故障發生在分支1。