[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

一種諧振接地系統單相接地故障區段定位方法，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；所述故障區段定位算法包括故障支路選擇、故障路徑判定和故障區段判據。通過本發明方法，可以解決傳統方法無法準確定位的諧振接地系統的單相接地故障的區段定位難題，并且易通過軟件實現自動快速定位。

技術領域

本發明涉及一種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，屬配電網技術領域。

背景技術

當配電線路發生接地時，必須及時查找到故障點，并且及時隔離故障，只有準確地單相接地故障定位才能盡可能減少停電范圍。

目前，對單相接地故障的定位依然主要靠現場人工拉路巡線進行，費力費時，延時加大了單相接地形成電弧的可能性。隨著饋電開關智能化、千兆高速網絡等技術設備的應用，電網的運行信息可以實時動態獲取。特別是配電網中，饋線終端單元(FTU)裝設普及，采集信息更方便?；陔娋W運行狀態信息的故障區段定位原理方法是最具工程化實現的簡單、便捷方式，并成為學術界的研究熱點。

現有單相接地故障定位方法主要分為暫態和穩態兩類，仍處于理論研究階段，且各有自己的特點和適用范圍，研究有待深入?；跁簯B量的信號特征豐富，但暫態衰減快且不穩定，且在電壓過零、高阻接地等故障時失效，部分方法缺乏嚴格的理論證明。基于穩態量的信號特征穩定，具有嚴格的理論證明，但在消弧線圈接地系統存在死區。

經過理論分析，由單相接地故障暫態過渡階段，非故障支路之間的暫態正序實部電流波形基本相同，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較大；在故障支路上，故障點同側的暫態正序實部電流波形基本一致，而兩側的暫態正序實部電流波形差異較大。如果能夠辨識區分這一波形差別的特征，就可以在暫態階段定位故障區段。但是，在暫態過渡階段，暫態正序實部電流波形形狀復雜，不甚規整，其分析和處理完全不同于常見的波形規整的正弦信號，對于兩個正弦信號完全可以通過比較二者的幅值、相位、和頻率來比較分析。而對于形狀復雜的單相接地暫態過程信號，這種幅值、相位、頻率的信號特征表示方法顯然不能適用。有必要研究適合于分析暫態階段正序實部電流波形的方法。另外，分析波形的方法必須簡單，以保證辨識算法在較短時間內給出結果，滿足快速定位出故障區段的要求。

發明內容

本發明的目的是，為了解決傳統方法無法準確定位的諧振接地系統的單相接地故障的區段定位難題，提出一種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。

本發明提出信號距離的概念，分別定義信號的距離函數(互距離函數和自距離函數)概念。信號距離是以加減法運算為主要形式的信號分析方法，具有簡單快速的特點；信號距離不僅適合于波形復雜的單相接地故障信號的識別，也可以用于其它類似的模式識別和聚類分析，更具有測試信號分析與處理。

本發明從快速分析單相接地暫態不規整波形信號的要求出發，構造各態遍歷平穩信號及其時域有限的因果信號的互距離函數、自距離函數，用來描述信號的差異性，形成信號距離模型及其信號分析方法。

實現本發明的技術方案如下，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，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了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。

連續隨機信號X(t)可視為樣本函數所描述的信號的集合X(t)＝{x_i(t)}_i∈N，對于各態遍歷的平穩隨機過程而言，由于X(t)中絕大多數的樣本函數的時間平均認為是相同的(每一樣本的時間平均等于集平均的概率為1)，因而可以直接利用集合中任一樣本函數x(t)的時間平均來代替對整個過程統計的平均的研究。對于離散的各態遍歷平穩隨機信號X(n)＝{x_i(n)}_i∈N，同樣可以用集合中任意樣本序列 x(n)的時間平均代替集合的平均研究。