[發明專利]基于信號距離的諧振接地系統單相接地故障區段定位方法

在審

• 申請號: 202010539811.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111751657A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 郭亮;周求寬;晏年平;李升健;楊浩;鄭蜀江;曹蓓;劉洋;徐經民;蒙天騏;熊劍豪
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

1.一種諧振接地系統單相接地故障區段定位方法，其特征在于，所述方法通過構建信號距離函數，利用故障區段定位算法實現配電網單相接地故障上下游瞬時正序實部電流的有效辨識，獲得諧振接地系統的單相接地故障的區段定位。

2.根據權利要求1所述的一種諧振接地系統單相接地故障區段定位方法，其特征在于，所述信號距離函數包括互距離函數和自距離度函數；

設離散樣本信號x(n)和y(n)來自各態遍歷平穩隨機過程，時限歷程為[0,N]，x(n+m)為x(n)的時移信號，y(n+m)為y(n)的時移信號，并假定信號是因果的，則互距離函數和自距離函數定義如下：

互距離函數：

自距離函數：

當m＝0時，上兩式為兩個無時延的信號的距離。

3.根據權利要求1所述的一種諧振接地系統單相接地故障區段定位方法，其特征在于，所述單相接地故障區段定位算法包括：

(1)故障支路選擇

以故障后各支路1/4工頻周期的暫態正序實部電流為觀測量，將每條支路首端檢測到的暫態正序實部電流看成一個集和，依據互距離函數計算公式，對故障后的1/4工頻周期內每條支路首端檢測到的暫態正序實部電流兩兩信號進行互距離值計算；

第i條支路與第j條支路的瞬時正序實部電流為和1/4周波內的采樣點數為N，則其互距離為構造出信號距離矩陣，記為H，如下式所示：

式中，n為系統出線的條數；

矩陣H中主對角線元素為各支路暫態正序實部電流的自距離值，其大小均為0，即h_ii＝0(i＝1,2,…,)n，矩陣H其余各元素為各支路暫態正序實部電流的互距離值，且有h_ij＝h_ji,(i≠j)，根據構造矩陣的方法，該矩陣為一個對稱陣；

形成的信號距離矩陣表示為下式：

根據上式構造的信號距離矩陣知，故障支路與非故障支路之間的暫態正序實部電流波形差異大，信號距離矩陣對應元素就大；非故障支路之間的暫態正序實部電流波形差異小，信號距離矩陣對應元素就??；則故障支路對應矩陣中行與列中的最大元素；

將每一列的元素相加，形成選線向量E；

E＝[e₁,e₂,…,e_n]

根據以上構造的選線向量，其中最大元素e_max＝max{e_i}對應故障支路；而其他小于e_max的元素，則對應的是非故障支路；則判斷出發生故障的線路；

(2)故障路徑判定

設故障線路上共有m個檢測點，則m個檢測點的瞬時正序實部電流組成的集合稱作瞬時正序實部電流集合；集合中每一元素與每一個檢測點對應；

相鄰兩個監測點i和j瞬時正序實部電流和的互距離表示為：

a)無分支線路的故障路徑判定：對于無分支線路，直接便能確定出故障路徑，故障路徑即為此無分支線路；

b)有分支線路的故障路徑判定：對于有分支的線路，若分支節點處相鄰檢測點暫態瞬時正序實部電流互距離值小的分支段，為故障分支；

(3)故障區段判據

對故障路徑上的相鄰檢測點的暫態瞬時正序實部電流進行互距離計算，形成一個選區段向量P：

若某一區段發生接地故障，構造區段定位向量中最大元素p_max＝max{p_ij}對應為故障區段。

4.根據權利要求3所述的一種諧振接地系統單相接地故障區段定位方法，其特征在于，所述故障區段通過計算故障支路與非故障支路之間的互距離大小，以此區分故障支路與非故障支路；并通過計算故障線路上的故障點上游與下游之間的互距離大小來確定。

5.一種實現如權利要求1～4所述諧振接地系統單相接地故障區段定位方法的裝置，為一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現以下步驟：

(1)檢測零序電壓超過0.15倍相電壓幅值時，根據集中式區段定位的原理，線路上首端檢測點FTU將故障后1/4工頻周期的實部電流數據傳給主站中心；

(2)主站以線路首端檢測到的1/4工頻周期的暫態正序實部電流為對象，利用信號距離，對各線路首端檢測到的信號處理，構造信號距離矩陣，并形成選線向量E；

(3)根據選線向量中E元素選擇故障回路，E中最大元素e_max對應故障線路；

(4)將故障線路上所有檢測點FTU測得的故障后1/4工頻周期的數據向主站中心上傳；主站以檢測到的1/4工頻周期的暫態正序實部電流為對象，對兩兩相鄰檢測點之間進行信號互距離計算；

(5)根據是否存在分支節點，進行下一步驟的執行；若存在，則執行步驟(6)；若不存在，則故障路徑確定，執行步驟(8)；

(6)根據故障線路上分支節點處相鄰檢測點的互距離值大小，判斷故障分支，互距離值最小的即為故障分支；

(7)若故障分支的末端仍存在分支節點，則重復步驟(6)直到無分支節點；若故障分支的末端再無分支節點，則故障路徑搜索完畢，得到故障路徑；

(8)計算故障路徑上相鄰檢測點的暫態正序實部電流互距離值，得到故障區段定位向量P，根據向量中的最大元素p_max＝max{p_ij}定位故障區段。