配电网分布式电力故障定位方法技术

本发明专利技术涉及一种配电网分布式电力故障定位方法，属于配电网故障检测领域。包括：利用传感节点广域同步技术实现分布式故障指示器的同步数据采集；采用聚类方法实现电力故障定位；分布式故障指示器综合取能技术。本发明专利技术能够实现线路三相电流信号同步采集，采用聚类方法实现故障暂态特征提取，准确判断故障点，有效提高了输配电线实时故障检测的自动化水平，为快速排除线路故障提供有力保障，便于在实际电力系统中应用。具有科学合理，适用性强，可靠性高，效果佳的优点。

【技术实现步骤摘要】
配电网分布式电力故障定位方法
本专利技术涉及配电网故障检测领域，特别涉及一种配电网分布式电力故障定位方法。
技术介绍
配电网处于整个电力网络的末端，直接连接用电负荷，其可靠供电能力是电力企业经济效益的直接体现。其中，配电网故障是影响电力企业供电可靠性指标提升的主要原因，当配电网发生故障时，若能快速定位故障位置，及时隔离故障区，迅速恢复非故障区域供电，就可以缩小停电范围与时间，有效降低损失。然而，随着配电网络覆盖范围的不断扩大，以及配电网中分布式新能源的不断加入，其网络结构日趋复杂，故障判断更加困难。考虑配电网自身结构和运行特点的不断变化，开展配电网故障的快速判断和定位是一个值得长期研究的“新问题”。因此，为了在最短时间内定位故障，及时抢修，提高供电可靠性，节约人力、物力和时间，开发适用于生产现场的经济、便捷、可靠的配电网电力故障定位系统需求显得尤为迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种配电网分布式电力故障定位方法，解决了现有技术存在的配电网电力故障定位速度慢、判断误差大等问题。本专利技术能够实现配电网电力线路故障的快速判断和定位，便于在实际电力系统中应用。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：配电网分布式电力故障定位方法，包括以下步骤：步骤1、利用传感节点广域同步技术实现分布式故障指示器的同步数据采集；步骤2、采用聚类方法实现电力故障定位；步骤3、分布式故障指示器综合取能技术。步骤1所述的利用传感节点广域同步技术实现分布式故障指示器的同步数据采集，即数据采集通过无线传感器实现，采用行波同步方法，当电力线发生故障时，故障点会产生向线路两端传播的行波信号，利用行波原理实现装置的同步触发。步骤2所述的采用聚类方法实现电力故障定位是：采用聚类方法实现故障暂态特征提取，对原始数据矩阵进行聚类分析，从而将测点分为故障类和非故障类，通过实际电网的拓扑结构，定位出故障位置。步骤3所述的分布式故障指示器综合取能技术是，在配电线路分支安装电流互感器，并增加一个用于供电的二次绕组，电流互感器有两个二次绕组，一个用于测量电流，另外一个用于感应出交流电压，然后经过整流、滤波、稳压后输出直流电压，电源能够在测量装置可靠供电的同时，还可以保证可靠绝缘；同时为保证故障指示器的可靠供电，采用太阳能电池板供电进行综合取能。所述的故障指示器包括故障信号采集及指示模块，所述故障信号采集及指示模块包括电源模块、电量采集模块和控制模块；电量采集模块即电流互感器，获取三相电流，经过信号处理单元送给单片机的控制芯片；电源模块为电磁感应取电、太阳能取电综合供电单元。本专利技术的有益效果在于：能够实现线路三相电流信号同步采集，采用聚类方法实现故障暂态特征提取，准确判断故障点，有效提高了输配电线实时故障检测的自动化水平，为快速排除线路故障提供有力保障，便于在实际电力系统中应用，是一种科学合理，适用性强，可靠性高，效果佳的配电网电力故障指示器定位技术。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实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。图1为聚类分析的故障定位模型；图2为故障信号采集及指示模块硬件部分。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术的详细内容及其具体实施方式。参见图1及图2所示，本专利技术的配电网分布式电力故障定位方法，包括以下步骤：步骤1：利用传感节点广域同步技术实现分布式故障指示器的同步数据采集。步骤2：采用聚类方法实现电力故障定位。步骤3：分布式故障指示器综合取能技术。所述步骤1中，分布式故障指示器的数据采集通过无线传感器实现，对于同一条馈线上的传感器，需要在同一时间度量下进行零序电流的采集和相量比较。对于10kV配电线路，一般都在几公里到十几公里之间，传感器安装也比较分散，相互之间的距离比较遥远。这些限制条件要求传感节点采用某种技术手段，实现同步操作，精确定时。本专利技术采用行波同步方法，当电力线发生故障时，故障点会产生向线路两端传播的行波信号，同步触发装置就是利用行波原理实现的。在此方案下，区段定位系统的各个无线传感器测点在通常情况下都处于休眠状态，只有当发生故障时，无线传感器测点通过行波传感器捕捉到行波信号，它才结束休眠开始采集数据信息。采用行波同步的精度主要受故障点和测点的距离影响，而电力线在输送电能时，是以电磁波的形式传播的，在架空线上行波的速度接近于光速，因此短距离范围内行波同步有较好的精确度。所述步骤2中，当配电网发生故障时，故障稳态信息持续时间长，可以通过故障稳态信息进行多次连续选线综合判断保证选线的准确性。但是，故障稳态信息容易受中性点接地方式、线路长度及过渡电阻的影响。此外，故障稳态信息幅值较小，易受互感器测量误差和噪声的影响，使得选线的准确性降低。另一方面，在暂态过程中，故障暂态信息特征明显，灵敏度高，且不受中性点接线方式的影响，但故障暂态信息的持续时间短，限制了选线的广泛使用。因此，综合利用各个测点的故障的稳态信息、暂态信息，通过多种故障特征进行故障定位是一种有效的方法。聚类是一种常见的数据分析工具，简单地说，聚类就是将物理或抽象的对象集合转换为由类似的对象组成的多个类或簇的过程。目前，常见的聚类方法主要有划分法、层次法、基于密度的方法、基于网格的方法和基于模型的方法。由聚类所生成的类是对象的集合，类中的对象与同一个类中的对象彼此相似，与其他类中的对象相异。在许多应用中，可以将一个类中的数据对象作为一个整体来对待。聚类任务的完成通常可以分为特征选择、近邻测度、聚类准则、聚类算法、验证结果和结果判定等基本步骤。所述步骤3中，为解决故障指示器不使用线路或电池供电，达到后期免维护的目的，在配电线路分支安装电流互感器，并增加一个用于供电的二次绕组，该绕组容量大，但精度不高，这样电流互感器就会有两个二次绕组，一个用于测量电流，另外一个用于感应出交流电压，然后经过整流、滤波、稳压后输出直流电压，电源能够在测量装置可靠供电的同时，还可以保证可靠绝缘；同时为保证故障指示器的可靠供电，本专利技术还采用了太阳能电池板供电进行综合取能。无论用电流互感器取能是太阳能电池板取能，都必须在测量装置内部配置大电容，防止线路停电或者光照不足时测量装置停止运行。本专利技术中的故障指示器包括故障信号采集及指示模块，故障信号采集及指示模块包括：电源模块、电量采集模块和控制模块。根据步骤2设计电流采集装置及故障诊断方法，能够达到分离的三相故障指示器同步数据采集及检测的方法，解决各种类型故障的精确检测；根据步骤3设计监测采集终端供电单元，即故障指示器用电磁感应取电、太阳能取电综合供电单元，解决感应取能装置依靠电池供电问题，使其达到免维护；采用电磁感应取电、太阳能取电并联供电，保证采集装置不间断供电工作。参见图1所示，是聚类分析的故障定位模型。聚类严格的数学描述为：设研究的样本集合为E，定义类C为E的一个非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网分布式电力故障定位方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1、利用传感节点广域同步技术实现分布式故障指示器的同步数据采集；/n步骤2、采用聚类方法实现电力故障定位；/n步骤3、分布式故障指示器综合取能技术。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电网分布式电力故障定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、利用传感节点广域同步技术实现分布式故障指示器的同步数据采集；
步骤2、采用聚类方法实现电力故障定位；
步骤3、分布式故障指示器综合取能技术。


2.根据权利要求1所述的配电网分布式电力故障定位方法，其特征在于：步骤1所述的利用传感节点广域同步技术实现分布式故障指示器的同步数据采集，即数据采集通过无线传感器实现，采用行波同步方法，当电力线发生故障时，故障点会产生向线路两端传播的行波信号，利用行波原理实现装置的同步触发。


3.根据权利要求1所述的配电网分布式电力故障定位方法，其特征在于：步骤2所述的采用聚类方法实现电力故障定位是：采用聚类方法实现故障暂态特征提取，对原始数据矩阵进行聚类分析，从而将测点分为故障类和非故障类，通过实际电网的...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛业春，李铁锋，陈厚合，于朝辉，阚中锋，宋斌，李欣，刘宇，姜博，潘禹含，王延旭，
申请(专利权)人：东北电力大学，国网吉林省电力有限公司吉林供电公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22