基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法，包括以下步骤：采集配电线路的各监测点的故障暂态信号；对故障暂态信号进行去噪滤波，得到暂态滤波信号；对配电线路的暂态滤波信号的故障初相角进行判断；若故障初相角为零，利用EMD方法分解暂态滤波信号，获得直流分量，并利用直流分量对故障区段进行定位；以及若故障初相角为非零，利用自适应谐波小波包变换对暂态滤波信号进行全频带细分，以确定特征频段，并提取与各监测点对应的特征频段内小波变换系数的极值及极性，对故障区段进行定位。本发明专利技术充分利用了故障时刻的暂态全频带信息，针对不同接地故障初相角对故障区段进行准确判断。

【技术实现步骤摘要】
基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法
本专利技术涉及一种基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法。
技术介绍
随着分布式能源的接入以及智能配电网建设的开展，现有的配电网故障定位技术主要采用通过站内保护装置或者小电流选线装置进行选线或直接保护跳闸，然后采用人工沿线查找方式进行故障点的定位与故障排除，由于配电网主要靠近用户侧，当故障点发生地形复杂的地区或者故障痕迹不明显时，依靠人工巡线会大大延长了供电恢复时间，效率低下不符合未来配电网的发展趋势。目前行波法在输电线路的应用已经十分成熟，但是由于配电网络相比输电线路，存在大量的T接线，且线路末端大多为用户，双端行波测距装置在配电网不适用。近些年，配电网通过安装故障指示器来进行故障定位，当由于故障指示器原理简单，采样率低，因此只能适用于相间短路以及两相接地等大电流故障，线路发生单相接地故障时故障指示器经常发生误报，而配电网中发生单相接地故障的概率最高。在实现小电流选线的基础上，进一步确定故障区段，缩小巡检范围，是目前研究的一个焦点。然而由于单相接地故障电流相比负荷电流非常微弱，且接地故障状况复杂，基于传统工频量或谐波分量的故障区段定位方法，很难判定真正的故障位置。中国专利文献CN103454559B公开了一种配电网单相接地故障区段定位方法，包括安装在线路多个位置的终端实时检测安装位置处的电流互感器二次合成零序电流；当任一终端检测的零序电流幅值超过预设的启动值后，所有终端立刻准确捕捉到零序电流超过启动值前1个周期和超过启动值后3个周期的零序电流暂态信号；各终端运用Prony算法、小波包算法、HHT算法和分形算法对4个周期的零序电流暂态信号进行分析计算，分别提取出各算法的零序电流特征数据，并将其上传给主站；主站接收到各终端传来的各算法的零序电流特征数据后，根据各终端所提取出的各算法下的零序电流特征数据确定BP神经网络层数和各层的输入输出神经元节点数，确定BP神经网络的网络结构以及网络参数。上述BP神经网络是一种预测系统，给研究带来了方便，无需给出多个零序电流特征数据和故障区段二者之间的准确的对应机制，然而BP神经网络需要大量样本进行训练，同时预测不准确的问题难以根除。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法，以准确定位故障区段。为此，本专利技术提供了一种基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法，包括以下步骤：采集配电线路的各监测点的故障暂态信号；对故障暂态信号进行去噪滤波，得到暂态滤波信号；对配电线路的暂态滤波信号的故障初相角进行判断；若故障初相角为零，利用EMD方法分解暂态滤波信号，获得直流分量，并利用直流分量对故障区段进行定位；以及若故障初相角为非零，利用自适应谐波小波包变换对暂态滤波信号进行全频带细分，以确定特征频段，并提取与各监测点对应的特征频段内小波变换系数的极值及极性，对故障区段进行定位。在上述配电网故障区段定位方法中，还包括步骤：利用故障最小区段两侧的暂态滤波信号，采用双端行波法确定故障点位置或者故障分支。在上述配电网故障区段定位方法中，利用测量终端采集配电线路的各监测点的故障暂态信号，其中，各测量终端实时检测配电线路的零序电压是否越限，若越限则故障启动时刻前2个周波和启动时刻后4个周波作为故障暂态信号。在上述配电网故障区段定位方法中，利用RLS自适应滤波器对故障暂态信号进行去噪滤波，其中，故障前的两个周波作为噪声信号，故障点后4个周波作为周期信号。在上述配电网故障区段定位方法中，“利用直流分量对故障区段进行定位”包括：将每相邻两个监测点的直流分量进行相减，找到直流分量差值最大的两个相邻监测点、则这两个相邻监测点之间为故障区段。在上述配电网故障区段定位方法中，“利用自适应谐波小波包变换对暂态滤波信号进行全频带细分，以确定特征频段”包括以下步骤：A)对暂态滤波信号进行J层谐波小波包变换；B)对第j层各子带用广义谐波小波分解成三个子带，三个子带为等带宽，经分解后，得到3×2j个子带，其中，j＝0,1,1.6,2,2.6,3,…,J；C)将上述子带带人到谐波小波包变换第j+1层和j+2层之间，形成新的谐波小波包变换；D)计算第j层、第s个子带能量相对于第j层所有子带能量总和的归一化能量，其中，s＝1,2,3,…,2J：E)计算各子带谱峭度，以及F)根据谱峭度最大原则，确定特征频段。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：充分利用了故障时刻的暂态全频带信息，针对不同接地故障初相角，分别利用高频暂态容性电流分量和低频段衰减直流分量进行故障区段的判断，给出了多个零序电流特征数据和故障区段二者之间的准确的对应机制，并适合与双端行波法结合使用。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为根据本专利技术优选实施例的基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法的流程图；图2为根据本专利技术的配电网故障区段定位方法用于一配电网的示意图；图3为在根据本专利技术的配电网故障区段定位方法中应用的RLS自适应滤波器的原理框图；以及图4是根据本专利技术的配电网故障区段定位方中法中在故障初相角为非零情况下的处理方法。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术提供一种基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法，如图1和图2所示，该方法包含以下步骤：采集配电线路的各监测点的故障暂态信号的步骤S10；对所述故障暂态信号进行去噪滤波，得到暂态滤波信号的步骤S20；对所述配电线路的故障初相角进行判断的步骤S30；若所述故障初相角为非零，利用自适应谐波小波包变换对所述暂态滤波信号进行全频带的细分，并确定特征频段，之后提取各监测点的特征频段内小波变换系数的极值及极性，对故障区段进行定位的步骤S40；若所述故障初相角为零，利用EMD方法分解所述暂态滤波信号，获得直流分量，并利用所述直流分量对故障区段进行定位的步骤S50；以及利用故障最小区段两侧的终端滤波数据，采用双端行波法Db小波变换，计算暂态行波波头时刻，以确定故障点位置或者故障分支的步骤S60。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：充分利用了故障时刻的暂态全频带信息，针对不同接地故障初相角，分别利用高频暂态容性电流分量和低频段衰减直流分量进行故障区段的判断，并适合与双端行波法结合使用。本专利技术利用特征量(直流分量、各监测点的特征频段内小波变换系数的极值及极性)进行故障区段定位，具体判据如下：小电流故障接地时，接地暂态电流可由如下常规公式(1)表达：其中，等号右侧第一项为接地电流稳态分量，等于稳态容性电流与感性电流之差，其余为接地电流暂态分量，等于电容电流暂态分量与电感电流暂态直流分量之和。由上述公式可知，当接地故障发生在相电压最大，即π/2时，暂态电流主要为暂态容性电流，感性直流分量接近于0，当接地故障发生在相电压过零点附近时，暂态电流主要为感性直流分量且接近于最大值，容性电流接近于零。由于大多本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法，包括以下步骤：(1)采集配电线路的各监测点的故障暂态信号；(2)对所述故障暂态信号进行去噪滤波，得到暂态滤波信号，其特征在于，还包括以下步骤：(3)对所述配电线路的故障初相角进行判断；(4)若所述故障初相角为零，利用EMD方法分解所述暂态滤波信号，获得直流分量，并利用所述直流分量对故障区段进行定位；以及(5)若所述故障初相角为非零，利用自适应谐波小波包变换对所述暂态滤波信号进行全频带细分，以确定特征频段，并提取与各监测点对应的特征频段内小波变换系数的极值及极性，对故障区段进行定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态信息全频带的配电网故障区段定位方法，包括以下步骤：(1)采集配电线路的各监测点的故障暂态信号；(2)对所述故障暂态信号进行去噪滤波，得到暂态滤波信号，其特征在于，还包括以下步骤：(3)对所述配电线路的故障初相角进行判断；(4)若所述故障初相角为零，利用EMD方法分解所述暂态滤波信号，获得直流分量，并利用所述直流分量对故障区段进行定位；以及(5)若所述故障初相角为非零，利用自适应谐波小波包变换对所述暂态滤波信号进行全频带细分，以确定特征频段，并提取与各监测点对应的特征频段内小波变换系数的极值及极性，对故障区段进行定位。2.根据权利要求1所述的配电网故障区段定位方法，其特征在于，在所述步骤(5)之后还包括步骤：(6)利用故障最小区段两侧的暂态滤波信号，采用双端行波法确定故障点位置或者故障分支。3.根据权利要求1所述的配电网故障区段定位方法，其特征在于，在步骤(1)中，利用测量终端采集配电线路的各监测点的故障暂态信号，其中，各所述测量终端实时检测所述配电线路的零序电压是否越限，若越限则故障启动时刻前2个周波和启动时刻后4个周波作为故障暂态信号。4.根据权利要求3所述的配电网故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明，李配配，徐振，平夏，赵静，杜向楠，郭宁明，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网安徽省电力公司淮南供电公司，南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：北京;11