一种基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法，其通过对现有配电网建立固有距离矩阵，并通过固有距离矩阵和行波波速建立固有时间矩阵，使得故障区段识别和精确定位可以直接通过行波检测装置检测到的时间进行运算无需再换算成距离，提高计算效率。本发明专利技术通过检测故障后第一次行波波头到达检测点的时间，并建立基于行波检测时间的故障区段判别矩阵，通过判别规则，实现故障所在区段的识别。本发明专利技术对未配置行波检测装置的分支，通过判定矩阵和判定规则，准确识别故障发生的分支，实现在配置有限数量行波检测装置的情况下能够准确的完成故障区段识别和故障位置的精确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法
本专利技术涉及配电网故障检测领域，具体涉及一种基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法。
技术介绍
配电网位于电网末梢，是电力系统的重要组成部分。其直接涉及用能端，处于保障供电可靠性的关键环节，而且覆盖区域广阔，网络拓扑复杂，设备数量种类繁多。配电网故障频发，一旦发生故障，将直接导致用户失电，造成经济损失。若能够快速切除故障并精确的定位故障，将帮助运维检修人员在最短时间内找到故障点并进行抢修恢复供电。因此，一种精确可靠的配电网故障定位方法，是快速恢复供电的前提且对保障安全可靠用电有重要意义。配电网故障定位主要依靠对现有的电网运行的信息的提取和处理，通过电力网络的参数进行计算，从而计算出故障在网络中所处的位置，并迅速上报给调度中心，使运维检修人员能够在最短时间内对故障进行检修，以达到快速恢复供电的目的。故障定位的精度取决于对现有配电网的潮流，拓扑结构等数据利用的有效性。目前配电网故障定位主要分为阻抗法和行波法两类。阻抗法是利用配电网线路的参数进行故障位置的计算，该方法对线路参数精度要求高，且测量精度受非周期震荡分量成分和过渡电阻影响，实际应用范围有限。行波法主要利用故障时产生的电压，电流行波信号，根据对行波在输电线路中传输到一端或多端的时间来计算故障距离。这种方法不受故障类型、故障点过渡电阻、电压互感器(TV)和电流互感器(TA)传变误差等因素影响，具有良好的适应性和广泛的应用性。然而随着大量的分布式电源的接入，配电网分支数量越来越多，传统的行波定位方法对行波检测装置的配置数量要求较高，经济性差，难以适应不断发展的配电网络。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法解决了传统的行波定位方法对行波检测装置的配置数量要求较高，经济性差，难以适应不断发展的配电网络的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法，其包括以下步骤：S1、构建配电网线路节点间固有距离矩阵和固有时间矩阵；S2、采集配电网络中所有行波检测装置在故障发生后检测到的第一次行波到达行波检测装置的时间，即第一时间；S3、根据第一时间和固有时间矩阵获取判定矩阵；S4、基于判定矩阵，对第一时间对应的行波信息进行判定，得到故障发生的区段位置；S5、在故障发生区段位置中设置参考节点，获取故障距离参考节点的距离，完成故障定位。进一步地，步骤S1的具体方法包括以下子步骤：S1-1、将配电网线路中的架空线和电缆混合构成的网络进行结构归一化，得到归一化后的配电网网络参数；其中结构归一化的具体方法为：根据公式：获取长度为dbc的电缆归一化为架空线后的长度其中v1和v2分别为行波在架空线和在电缆中的行波速度；L1和L2分别为架空线和电缆的分布电感；C1和C2分别为架空线和电缆的分布电容；S1-2、基于归一化后的配电网网络参数，根据公式：获取配电网线路节点间固有距离矩阵D；其中g表示配电网线路节点总数，dm'n'表示任意两个节点之间归一化后的等效架空线距离，m'＝1,2,...,g，n'＝1,2,...,g；S1-3、将配电网线路中所有配置有行波检测装置的节点作为有效节点，将两端配置有行波检测装置的区段作为有效区段；S1-4、对所有的有效区段，根据公式：获取固有时间矩阵Td；其中d表示有效节点总数，d≤g；tmn表示任意两个有效节点之间的固有行波传输时间，m＝1,2,...,d，n＝1,2,...,d。进一步地，步骤S3的具体方法为：根据公式：将任意两个有效节点的第一时间相加得到故障后时间矩阵Tf；其中和为任意两个有效节点的第一时间；表示任意两个有效节点检测到的故障行波到达时间之和；根据公式：将故障后时间矩阵和固有时间矩阵做差，得到判定矩阵ΔT。进一步地，步骤S4的具体方法包括以下子步骤：S4-1、判断判定矩阵中除主对角线外是否存在0元素，若是则列举判定矩阵中的0元素所表示的有效区段，并进入步骤S4-2；否则进入步骤S4-4；S4-2、获取所列举的有效区段中的公共区段，并将公共区段作为故障发生区段；S4-3、判断公共区段两端的有效节点的第一时间是否均不等于0，若是则判定故障为有效区段故障且发生在公共区段内，进入步骤S5；否则判定故障为有效区段故障，并将该公共区段两端第一时间为0的有效节点判定为故障节点，进入步骤S5；S4-4、将判定矩阵中除主对角线外最小元素对应的有效区段作为离故障最近的有效区段，将最小值相同的有效区段列举出；S4-5、获取所列举的有效区段中的公共区段，并将公共区段作为故障发生区段，即判定故障为有效区段上的分支故障，进入步骤S5。进一步地，步骤S5的具体方法为：若当前故障类型为有效区段故障，则提取故障区段两端的有效节点及其第一时间，并获取处故障区段外最先检测到行波的有效节点及其第一时间；对于该三个有效节点，将故障区段只含有一个有效节点的那一侧的有效节点作为参考节点，根据公式：获取故障距离参考节点z的距离d*；其中x和y为另外两个有效节点，为有效节点x的第一时间，为有效节点y的第一时间，dxy为有效节点x和有效节点y之间的距离，完成故障定位；d'和d”为中间参数；若当前故障类型为有效区段上的分支故障，则根据公式：获取故障位置距离故障最近的有效区段的距离df；其中ΔTmin为判定矩阵中除主对角线外最小元素；v1为架空线线行波波速，完成故障定位。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对现有配电网建立固有距离矩阵，并通过固有距离矩阵和行波波速建立固有时间矩阵，使得故障区段识别和精确定位可以直接通过行波检测装置检测到的时间进行运算无需再换算成距离，提高计算效率。本专利技术通过检测故障后第一次行波波头到达检测点的时间，并建立基于行波检测时间的故障区段判别矩阵，通过判别规则，实现故障所在区段的识别。本专利技术对未配置行波检测装置的分支，通过判定矩阵和判定规则，准确识别故障发生的分支，实现在配置有限数量行波检测装置的情况下能够准确的完成故障区段识别和故障位置的精确定位。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为实施例中配电网基本拓扑结构图；图3为故障区段判定流程图；图4为实施例中10kV配电网拓扑结构示意图；图5为实施例中10kV配电网结构仿真示意图；图6为小波分解标定行波到达时间。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、构建配电网线路节点间固有距离矩阵和固有时间矩阵；/nS2、采集配电网络中所有行波检测装置在故障发生后检测到的第一次行波到达行波检测装置的时间，即第一时间；/nS3、根据第一时间和固有时间矩阵获取判定矩阵；/nS4、基于判定矩阵，对第一时间对应的行波信息进行判定，得到故障发生的区段位置；/nS5、在故障发生区段位置中设置参考节点，获取故障距离参考节点的距离，完成故障定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建配电网线路节点间固有距离矩阵和固有时间矩阵；
S2、采集配电网络中所有行波检测装置在故障发生后检测到的第一次行波到达行波检测装置的时间，即第一时间；
S3、根据第一时间和固有时间矩阵获取判定矩阵；
S4、基于判定矩阵，对第一时间对应的行波信息进行判定，得到故障发生的区段位置；
S5、在故障发生区段位置中设置参考节点，获取故障距离参考节点的距离，完成故障定位。


2.根据权利要求1所述的基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法，其特征在于，步骤S1的具体方法包括以下子步骤：
S1-1、将配电网线路中的架空线和电缆混合构成的网络进行结构归一化，得到归一化后的配电网网络参数；其中结构归一化的具体方法为：
根据公式：






获取长度为dbc的电缆归一化为架空线后的长度其中v1和v2分别为行波在架空线和在电缆中的行波速度；L1和L2分别为架空线和电缆的分布电感；C1和C2分别为架空线和电缆的分布电容；
S1-2、基于归一化后的配电网网络参数，根据公式：



获取配电网线路节点间固有距离矩阵D；其中g表示配电网线路节点总数，dm'n'表示任意两个节点之间归一化后的等效架空线距离，m'＝1,2,...,g，n'＝1,2,...,g；
S1-3、将配电网线路中所有配置有行波检测装置的节点作为有效节点，将两端配置有行波检测装置的区段作为有效区段；
S1-4、对所有的有效区段，根据公式：






获取固有时间矩阵Td；其中d表示有效节点总数，d≤g；tmn表示任意两个有效节点之间的固有行波传输时间，m＝1,2,...,d，n＝1,2,...,d。


3.根据权利要求2所述的基于故障行波时间检测的配电网故障定位方法，其特征在于，步骤S3的具体方法为：
根据公式：



将任意两个有效节点的第一时间相加得到故...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，程亮，古世甫，赵斌，詹红霞，袁诗云，万思静，
申请(专利权)人：西华大学，国网四川省电力公司技能培训中心，
类型：发明
国别省市：四川;51