[發明專利]一種電能質量擾動源的定位系統的自動定位方法

有效

• 申請號: 201710900139.5
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN107576887B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 莊重
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力公司常州供電公司;江蘇省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 32214 常州市江海陽光知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳曉君

1.一種電能質量擾動源的定位系統的自動定位方法，其特征在于：所述電能質量擾動源的定位系統包括電能質量管理主站以及在輻射型配電系統的輸電線路的每個監測點設置的一臺電能質量在線監測裝置，各個電能質量在線監測裝置之間通過以太網連接，各電能質量在線監測裝置與電能質量管理主站之間通過以太網連接；當系統中發生實際擾動源事件時，電能質量在線監測裝置檢測到擾動源事件后會記錄下擾動源事件發生的時刻并通過以太網以廣播的方式通知網絡中其它的電能質量在線監測裝置以該時刻為基準啟動擾動錄波系統，記錄下該時刻之前N個周波和之后N個周波的采樣數據，N≥1，并實時的發送到電能質量管理主站；電能質量管理主站存儲著各個電能質量在線監測裝置的設備號以及所在監測點的地址；所述電能質量擾動源的定位系統還包括支持IEEE1588協議的以太網交換機，電能質量管理主站支持IEEE1588協議，電能質量在線監測裝置設有支持IEEE1588協議的以太網接口，電能質量管理主站之間與各個電能質量在線監測裝置均通過專用的屏蔽網絡連接線按照國際通用標準接入以太網交換機后組網，整個系統采用IEEE1588協議進行時鐘校準；

應用上述電能質量擾動源的定位系統的自動定位方法包括如下幾個步驟：

①根據已知的配電系統拓撲結構，構建有根數結構圖，并且標識出整個系統中各個電能質量在線監測裝置監測點的位置信息；

②建立整個系統覆蓋矩陣，根據系統中有根數各節點與電能質量在線監測裝置的相關位置關系，可定義系統覆蓋矩陣A_L×M，系統覆蓋矩陣A_L×M可在系統初始化時完成：

其中，L為系統中有根數中的節點總數，M對應系統中的線段數量，為整個系統中安裝的電能質量在線監測裝置數量，系統覆蓋矩陣A_L×M的每一個數據a_i×j表示系統中第j個電能質量在線監測裝置監測點與第i個電能質量在線監測裝置監測點的位置關系，初始化具體賦值為：如果L_i位于M_j的前向區域，則令a_ij＝-1，反之；a_ij＝+1，系統所述的M_j后向區域是指第j個電能質量在線監測裝置布置節點以及該節點的子節點區域；前向區域是指除了后向區域外的其它節點區域；

③根據系統中某一時刻某點處的電能質量在線監測裝置檢測到電網電能質量出現問題或發生電流、電壓突變擾動源事件時，該電能質量在線監測裝置會記錄下擾動源事件發生的時刻并通過以太網以廣播的方式通知網絡中其它的電能質量在線監測裝置即時啟動故障錄波系統，記錄下該時刻之前N個周波和之后N個周波的采樣數據，N≥1，系統中各個電能質量在線監測裝置與電能質量管理主站間使用IEEE1588協議作為整個系統的基準時間；

④當每個電能質量在線監測裝置完成錄波工作后，電能質量在線監測裝置可根據檢測到的擾動源事件數據確認擾動源事件類型；具體方法是：采集電網中各監測點的暫態電能質量擾動信號，濾波后得到各監測點暫態電能質量擾動電壓信號及電流信號；對每個監測點的暫態電能質量擾動電壓信號采用形態非抽樣小波進行2層分解，得到第二層形態非抽樣小波細節系數y2，若第二層形態非抽樣小波細節系數y2的模極大值大于閾值，則將此監測點所在支路確定為受暫態電能質量擾動影響的支路，并將第二層形態非抽樣小波細節系數y2的模極大值點中超過閾值且相距最遠的兩個時間點確定為擾動源事件發生的起止時刻t1、t2；對確定的受暫態電能質量擾動影響的支路上的監測點的暫態電能質量擾動電壓信號進行窗口傅立葉變換提取暫態電能質量擾動電壓信號的基頻幅值特征V、波形畸變持續周期數特征H、擾動過零點次數特征O；對暫態電能質量擾動電壓信號進行S變換，提取暫態電能質量擾動電壓信號的最大幅值波動特征Z和暫態電能質量擾動電壓信號時頻偏差特征B；其中提取波形畸變持續周期數特征H時的波形畸變率閾值設定為0.01；將這五個特征進行二進制編碼后與二進制閾值矩陣比較，識別出暫態電能質量擾動電壓信號的類型，同時將各個監測點識別結果中出現次數最多的類型確定為擾動類型；

⑤根據網絡中的各個電能質量在線監測裝置實時向電能質量管理主站發送的該時刻的系統覆蓋矩陣A_L×M和系統方向矩陣B_M×1的乘積、多個時刻的錄播回放相互比對、各個所錄波形的頻譜分析以及電能質量管理主站中存儲的系統位置信息獲得系統中擾動源事件發生的精確時間和位置，其具體步驟如下：

首先，根據系統覆蓋矩陣A_L×M和發生擾動源事件時各個電能質量在線監測裝置實時上傳到電能質量管理主站的信息，建立系統該時刻的系統方向矩陣B_M×1：

式中，b_j表示系統中第i個線段處發生擾動源事件時，第j個電能質量在線監測裝置對擾動源方向的判定結果，如果判定擾動源事件為后向擾動，即判定出擾動源事件位于第j個電能質量在線監測裝置之后，則令b_j＝+1；反之，b_j＝-1；b_j的值帶有時標，電能質量管理主站則可以通過各個電能質量在線監測裝置上傳的實時數據信息建立發生擾動源事件時刻的系統方向矩陣B_M×1；

然后，將系統覆蓋矩陣A_L×M和該時刻的系統方向矩陣B_M×1進行矩陣乘法運算，得到結果矩陣C_L×1為：

結果矩陣中每個元素c_i的值與配電系統拓撲結構以及電能質量在線監測裝置的具體布置狀況有關，根據c_i的值的絕對值是否等于系統中布置的電能質量在線監測裝置的數量的元素個數，若相等則確認該時刻該行元素c_i對應的線段L_i為電能質量擾動源；

最后，有了初步的擾動源事件定位信息后，通過c_i的值來確定在具體的電能質量在線監測裝置監測點和具體線段，再通過各個電能質量在線監測裝置發送到電能質量管理主站的該時刻的錄波回放功能進行比對消除擾動源模糊項和精確的時間，通過存儲在電能質量管理主站或電能質量在線監測裝置上的位置信息則可獲取擾動源事件發生的具體地點。