一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法技术

本发明专利技术提出一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法，包括步骤：电力系统发生短路故障时，读取SCADA的电压和电流的采样信息，获取短路故障波形的起始点、结束点；根据所获取的短路故障波形的起始点和结束点，在确定并计及有相位跳变的情况下，将采样点数据分为短路故障前、短路故障中和短路故障后三组；基于线性叠加原理计算线路首末端的扰动功率，确定短路故障所在线路。本发明专利技术中扰动功率的计算更为准确；根据电力系统SCADA的电压电流信息准确判断短路故障线路，便于电力系统短路故障排查和定位电网薄弱环节。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法
本专利技术属电能质量分析
，特别是涉及一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法。
技术介绍
电压暂降是电力系统中难以避免的电能质量问题，往往会引起巨大的经济损失。其中，多数电压暂降是由系统短路故障引起的，电力系统中某一处发生短路故障，即可能引发短路故障点附近的节点发生电压暂降。电力电子设备对电压暂降十分敏感，同时随着自动化生产的普及，电力电子设备的应用日益广泛，电压暂降可能导致设备发生短路故障引发整个生产过程停滞，造成巨大的经济损失，甚至危及人们的生命安全。根据调查，美国的工商业大用户由电压暂降造成的平均经济损失达7694美元/次，短时间中断的平均经济损失达11027美元/次，因而电压暂降治理成为电力系统重点关注的问题。治理电压暂降的前提之一是定位短路故障，而短路故障定位一般是先进行短路故障选线，确定短路故障线路后通过巡线等方式定位准确短路故障位置排除短路故障。短路故障选线主要有通过电力系统中的监测装置记录的电压和电流信息判断短路故障位置和在电力系统中注入信号判断短路故障位置两种方案。在电力系统中注入信号进行短路故障选线的方法需要通过信号监测仪进行检测，操作较为复杂，而通过电力系统中的数据采集与监视控制系统(SCADA)所记录的短路故障的电压和电流信息进行短路故障选线，既在电力系统原有的信息系统中采集信息，节约成本，同时直接通过信号的处理、计算和分析进行短路故障选线，操作更加简便。同时，大多短路故障选线方法难以适用于环形电网，且对过渡电阻敏感，当过渡电阻过大时难以准确定位短路故障线路。治理电压暂降的重要前提是定位电压暂降源，本专利技术主要的电压暂降源指的是短路故障。根据电力系统监测的电压和电流信息，定位短路故障线路，为短路故障排查和电压暂降的治理奠定基础，提高电力系统的可靠性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法。本专利技术运用基于叠加原理的短路故障选线方法，考虑相位跳变，确定短路故障起始点和结束点后剔除可能存在的相位跳变，将采样点分为同样周期数短路故障前、短路故障中和短路故障后三组，能够实现准确选出短路故障线路，可适用于不同的过渡电阻和采样点。一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法，其特征在于包括以下步骤：电力系统发生短路故障时，读取SCADA的电压和电流的采样信息，获取短路故障波形的起始点、结束点；根据所获取的短路故障波形的起始点和结束点，在确定并计及有相位跳变的情况下，将采样点数据分为短路故障前、短路故障中和短路故障后三组；基于线性叠加原理计算线路首末端的扰动功率，确定短路故障所在线路。短路故障波形的起始点、结束点利用matlab中的小波包工具来获取。确定是否有相位跳变情况的方法为，计算短路故障起始点前的最后一个过零点与短路故障起始点后的第一个过零点的相位差为判断是否为360度，若不是，则存在相位跳变；为短路故障起始点前的最后一个过零点的相位，为短路故障起始点后的第一个过零点的相位；短路故障前的终点取短路故障起始点前一个周期的过零点，短路故障中的起点取短路故障起始点后一个周期的过零点，短路故障中的终点取短路故障结束点前一个周期的过零点，短路故障后的起点取短路故障结束点后一个周期的过零点，过零点定义为过零点左边的值小于0，过零点右边的值大于0，从而，将电压和电流的采样点分为短路故障前、短路故障中和短路故障后三组，并对三组采样点截取同样周期，形成三组相同数量短路故障前、短路故障中和短路故障后采样点，[UpfUdfUaf][IpfIdfIaf]式中，Upf和Ipf分别指短路故障前的电压和电流，Udf和Idf分别指短路故障时的电压和电流，Uaf和Iaf分别指短路故障后的电压和电流。以短路故障起始点为分点在短路故障前和短路故障中取相同的周期作为扰动前后的采样量，定义监测点i监测到的扰动期间的电压和电流以及扰动前的电压和电流式中，uadfi(k)、ubdfi(k)和ucdfi(k)分别是扰动期间第i个监测点A、B、C三相的电压的采样值；iadfi(k)、ibdfi(k)和icdfi(k)分别是扰动期间第i个监测点A、B、C三相的电流的采样值；uapfi(k)、ubpfi(k)和ucpfi(k)分别是扰动前第i个监测点A、B、C三相的电压的采样值；iapfi(k)、ibpfi(k)和icpfi(k)分别是扰动前第i个监测点A、B、C三相的电流的采样值；k表示第k个采样点；扰动电压和扰动电流通过短路故障期间和短路故障前的波形进行计算式中，Δuai(k)、Δubi(k)和Δuci(k)分别是第i个监测点A、B、C三相的扰动电压的采样值；Δiai(k)、Δibi(k)和Δici(k)分别是第i个监测点A、B、C三相的扰动电流的采样值；定义监测点i监测到的扰动电压和扰动电流则可计算短路故障相的扰动功率瞬时值的表达式Δpi(k)＝Δii(k)TΔui(k)式中，Δpi(k)表示第i个监测点的扰动功率瞬时值；扰动功率的平均值定义为式中，ΔPi(k)表示第i个监测点的扰动功率平均值；若计算得线路首末端的扰动功率均大于0，则说明短路故障位于该线路的上游，线路首末端均标记为1；若计算的线路首末端的扰动功率均小于0，则说明短路故障位于该线路的下游，线路首末端均标记为-1；若计算的线路首末端的扰动功率分为大于0和小于0或者小于0和大于0，则说明短路故障位于该线路上，线路首末端标记为1和-1或者-1和1；遍历所有线路首末端标记的结果，选出首末端标记不同的线路，即为短路故障所在线路。本专利技术的技术效果：本专利技术基于叠加原理的扰动功率法，可应用于不同网络结构的电力系统短路故障选线；考虑相位跳变，确定短路故障起始点和结束点后剔除可能存在的相位跳变，将采样点分为同样周期数短路故障前、短路故障中和短路故障后三组，使扰动功率的计算更为准确；可适用于不同过渡电阻和采样点，不影响有效性和准确性；根据电力系统SCADA的电压电流信息准确判断短路故障线路，为电力系统短路故障排查和定位电网薄弱环节奠定基础。附图表说明图1是本专利技术的一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法的流程图；图2是本专利技术方法中的含相位跳变的短路故障电压波形；图3是本专利技术方法中的电力系统的短路故障；图4是本专利技术方法中的电力系统短路故障的等值电路；图5是本专利技术方法中的扰动源等值电路；图6是本专利技术方法中的线性叠加原理的等值电路；图7是本专利技术方法中的等值叠加电路；图8是本专利技术的具体实施方式的典型辐射网；图9是本专利技术的具体实施方式中m1和m2监测点在不同类型的短路故障下的扰动功率；图10是本专利技术的具体实施方式中m1监测节点在不同过渡电阻下的扰动功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法，其特征在于包括以下步骤：/n电力系统发生短路故障时，读取SCADA的电压和电流的采样信息，获取短路故障波形的起始点、结束点；/n根据所获取的短路故障波形的起始点和结束点，在确定并计及有相位跳变的情况下，将采样点数据分为短路故障前、短路故障中和短路故障后三组；/n基于线性叠加原理计算线路首末端的扰动功率，确定短路故障所在线路。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法，其特征在于包括以下步骤：
电力系统发生短路故障时，读取SCADA的电压和电流的采样信息，获取短路故障波形的起始点、结束点；
根据所获取的短路故障波形的起始点和结束点，在确定并计及有相位跳变的情况下，将采样点数据分为短路故障前、短路故障中和短路故障后三组；
基于线性叠加原理计算线路首末端的扰动功率，确定短路故障所在线路。


2.根据权利要求1所述的一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法，其特征在于，所述短路故障波形的起始点、结束点利用matlab中的小波包工具来获取。


3.根据权利要求1所述的一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法，其特征在于，确定是否有相位跳变情况的方法为，计算短路故障起始点前的最后一个过零点与短路故障起始点后的第一个过零点的相位差为



判断是否为360度，若不是，则存在相位跳变；为短路故障起始点前的最后一个过零点的相位，为短路故障起始点后的第一个过零点的相位；短路故障前的终点取短路故障起始点前一个周期的过零点，短路故障中的起点取短路故障起始点后一个周期的过零点，短路故障中的终点取短路故障结束点前一个周期的过零点，短路故障后的起点取短路故障结束点后一个周期的过零点，过零点定义为过零点左边的值小于0，过零点右边的值大于0，从而，将电压和电流的采样点分为短路故障前、短路故障中和短路故障后三组，并对三组采样点截取同样周期，形成三组相同数量短路故障前、短路故障中和短路故障后采样点，
[UpfUdfUaf]
[IpfIdfIaf]
式中，Upf和Ipf分别指短路故障前的电压和电流，Udf和Idf分别指短路故障时的电压和电流，Uaf和Iaf分别指短路故障后的电压和电流。


4.根据权利要求1所述的一种基于相位跳变下扰动功率分析的短路故障选线方法，其特征在于以短路故障起始点为分...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永海，卢文清，徐少博，蒋海玮，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11