一般電網(wǎng)下廣域行波信號(hào)的故障定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一般電網(wǎng)下廣域行波信號(hào)的故障定位方法，在電網(wǎng)已配置少量故障行波監(jiān)測(cè)點(diǎn)情況下，通過(guò)對(duì)故障后信號(hào)的相模變換及小波模極大值處理獲得初始波頭信息；在復(fù)雜電網(wǎng)情形下的實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展雙端行波測(cè)距，在此基礎(chǔ)上提供一般電網(wǎng)下的故障定位方法，實(shí)現(xiàn)從測(cè)量數(shù)據(jù)中快速尋找出準(zhǔn)確的雙端測(cè)距組合，通過(guò)結(jié)果的修正提高測(cè)距的精度。并通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理和檢驗(yàn)，保證對(duì)系統(tǒng)中任意故障點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展雙端行波測(cè)距，具有很好的容錯(cuò)能力。
【專利說(shuō)明】一般電網(wǎng)下廣域行波信號(hào)的故障定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適應(yīng)于一般電網(wǎng)下廣域行波信號(hào)的故障定位方法研究。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的空間范圍不斷擴(kuò)大和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技 術(shù)、GPS同步校時(shí)技術(shù)的日益發(fā)展，復(fù)雜電網(wǎng)故障后的廣域信息采集越來(lái)越容易實(shí)現(xiàn)。對(duì) 于廣域系統(tǒng)下的繼電保護(hù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究也逐漸增多；為降低故障事故損失，達(dá)到好的經(jīng) 濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益，要對(duì)電網(wǎng)的安全狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)故障進(jìn)行快速定位，尤其對(duì)于廣域 系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外已出現(xiàn)了一些成熟的研究成果。由于行波法受到系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的變化影響較 小，并且考慮到單端測(cè)距法對(duì)反射波的辨識(shí)較困難，一些改進(jìn)辦法的適用范圍也較小[1][2]， 因此利用小波的時(shí)頻局部特性，對(duì)暫態(tài)行波的初始波頭到達(dá)時(shí)刻進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而使用雙端 測(cè)距法進(jìn)行測(cè)距。這種直接使用行波監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)距的裝置稱為T(mén)WRCTravelingWaves Recorder)〇
[0003] 對(duì)廣域系統(tǒng)下的行波法測(cè)距研究中，其算法主要針對(duì)輻射狀配電網(wǎng)，如果系統(tǒng)中 含有環(huán)網(wǎng)等特殊結(jié)構(gòu)，那么算法效果可能就達(dá)不到理想要求；采用鄰近點(diǎn)優(yōu)化策略求取 最短路徑，然后通過(guò)線性回歸分析得到故障位置；文獻(xiàn) [5]在將雙端測(cè)距的概念拓展的情 況下，計(jì)算各條母線發(fā)生故障時(shí)到達(dá)所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間，實(shí)際故障發(fā)生時(shí)以到達(dá)檢測(cè)裝置 的最小時(shí)間作為基礎(chǔ)，最后對(duì)檢測(cè)值與理論值進(jìn)行范數(shù)計(jì)算，選擇最小的兩個(gè)范數(shù)對(duì)應(yīng)的 母線，進(jìn)而確定故障線路，但是，這種方法受限于線路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，只能滿足IEEE-14系統(tǒng) 82. 2%的線路，并且不能迅速的自動(dòng)分離出故障線路，需要人為進(jìn)行分析；文獻(xiàn)[3'4]利用復(fù) 雜電網(wǎng)的廣域行波信息實(shí)現(xiàn)故障定位，考慮了電網(wǎng)內(nèi)TWR的配置問(wèn)題，但是沒(méi)有考慮其算 法的容錯(cuò)性。
[0004] 參考文獻(xiàn)
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種一般電網(wǎng)下廣域行 波信號(hào)的故障定位方法，對(duì)系統(tǒng)中任意故障點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展雙端行波測(cè)距，具有很好的容 韋昔會(huì)。
[0011] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0012] 1、一種一般電網(wǎng)下廣域行波信號(hào)的故障定位方法，包括如下步驟：
[0013] 1)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定的電網(wǎng)中選擇最優(yōu)TWR配置方案，得到先驗(yàn)知識(shí)；所述先驗(yàn)知 識(shí)包括電網(wǎng)中所有母線節(jié)點(diǎn)之間的最短距離，配置的TWR對(duì)應(yīng)的母線位置，安裝TWR的母線 處的一條或多條相鄰母線以及所述一條或多條相鄰母線分別到達(dá)各個(gè)TWR的最短距離，線 模行波傳播速度ca ;將所述先驗(yàn)知識(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-0 ;
[0014] 2)假設(shè)電網(wǎng)中配置K個(gè)TWR，電網(wǎng)中發(fā)生故障時(shí)，K個(gè)TWR同時(shí)檢測(cè)到故障行波電 壓，通過(guò)模變換和小波變換得到故障初始行波波頭到達(dá)K個(gè)TWR的時(shí)間Tto(n= 1?K)，n 為第n個(gè)TWR;在Tto(n= 1?K)中尋找最小值Tmin，可知Tmin所對(duì)應(yīng)的TWR的安裝母線位 置Ii;通過(guò)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-0,可知母線L的p條相鄰母線L(j= 1?p);可知相鄰母線 IVj(j= 1?P)分別到達(dá)K個(gè)TWR的最短距離Dvj(j= 1?p);
[0015] 3)令母線L處的TWR分別與其他K-1個(gè)TWR構(gòu)成雙端行波測(cè)距組合，任意選擇L 的一條相鄰母線Ivj(j= 1?P)，設(shè)置初始j= 1 ;其中進(jìn)行雙端行波測(cè)距時(shí)采用包含該條 相鄰母線分別到達(dá)K個(gè)TWR的最短距離；根據(jù)雙端行波測(cè)距技術(shù)計(jì)算可得K組故障信息，所 述故障信息為故障線路RMt(t= 1?K)和故障線路RMt(t= 1?K)上距離線路首端的故障 距離SMt(t= 1?K) ;t為第t組故障信息；
[0016] 4)初始令t= 1，任意選擇一組故障信息處理：即根據(jù)這組中的故障線路RMt(t= 1?K)與其對(duì)應(yīng)的故障距離SMt(t= 1?K)確定對(duì)應(yīng)電網(wǎng)中的一個(gè)故障點(diǎn)位置，將該個(gè)故 障點(diǎn)位置作為新節(jié)點(diǎn)f;
[0017] 5)根據(jù)所選擇的這組故障信息中的故障距離SMt(t= 1?K)，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-0 可知新節(jié)點(diǎn)f到各個(gè)TWR的距離Sf，根據(jù)新節(jié)點(diǎn)f到各個(gè)TWR的距離Sf可以得新節(jié)點(diǎn)f?到 各個(gè)TWR的傳輸時(shí)間Tf ;
[0018] 6)計(jì)算TanOi= 1?K)與傳輸時(shí)間Tf的曼哈頓距離：Hn =I|Tf -T」|(n= 1? K)；
[0019] 7)判斷步驟4)?步驟6)中K組故障信息是否均處理完畢，即t=K是否成立，若 成立，則進(jìn)入步驟8);若不成立，t=t+l，返回步驟4);
[0020] 8)根據(jù)以上步驟可得K組曼哈頓距離，在K組曼哈頓距離里尋找曼哈頓距離最小 值：ATj=minH(j= 1?p)，并記錄該最小值對(duì)應(yīng)的故障距離、故障線路以及雙端行波測(cè) 距組合，將其記錄的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-1 ;
[0021]9)重復(fù)步驟3)?步驟8)，得到每條相鄰母線所對(duì)應(yīng)的最小曼哈頓距離最小值；即 j=P是否成立，若成立進(jìn)入步驟10);若不成立則j=j+1，返回步驟3);
[0022] 10)由p條相鄰母線各自所對(duì)應(yīng)的曼哈頓距離最小值構(gòu)成最小曼哈頓距離集合： AT= [AAT2. ? ?ATp];尋找AT中的最小值，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-1得至IJ此最小值所對(duì)應(yīng)的 故障距離、故障線路以及所使用的雙端行波測(cè)距組合，雙端行波測(cè)距組合假設(shè)為T(mén)min和Tk， 由公式=LiK得到故障發(fā)生時(shí)間h，其中LiK表示此雙端行波測(cè)距組合 所用的最短距離；
[0023] 11)根據(jù)Si= tj，得到實(shí)際故障點(diǎn)到各個(gè)TWR的距離Sp再由相應(yīng)線路走 向查詢數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-0,得到各TWR測(cè)得的實(shí)際故障線路上離線路首端的實(shí)際故障距離Sfaet ={Sfacti，i= 1 ?K};
[0024] 12)對(duì)結(jié)果Sfaet進(jìn)行檢驗(yàn)：如果實(shí)際故障距離Sfart = {Sfaeti，i= 1?K}為負(fù)或 大于相應(yīng)線路長(zhǎng)度或?qū)嶋H故障距離Sfart = {Sfac;ti，i= 1?K}中數(shù)據(jù)不滿足3 〇準(zhǔn)則，均刪 除對(duì)應(yīng)實(shí)際故障距離數(shù)據(jù)；假設(shè)最終還有m組實(shí)際故障距離數(shù)據(jù)組成計(jì)算數(shù)據(jù)組，得到 最終測(cè)量故障距離為：

【權(quán)利要求】
1. 一種一般電網(wǎng)下廣域行波信號(hào)的故障定位方法，其特征在于：包括如下步驟： 1) 在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定的電網(wǎng)中選擇最優(yōu)TWR配置方案，得到先驗(yàn)知識(shí)；所述先驗(yàn)知識(shí)包 括電網(wǎng)中所有母線節(jié)點(diǎn)之間的最短距離，配置的TWR對(duì)應(yīng)的母線位置，安裝TWR的母線處的 一條或多條相鄰母線以及所述一條或多條相鄰母線分別到達(dá)各個(gè)TWR的最短距離，線模行 波傳播速度ca ;將所述先驗(yàn)知識(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-O ; 2) 假設(shè)電網(wǎng)中配置K個(gè)TWR，電網(wǎng)中發(fā)生故障時(shí)，K個(gè)TWR同時(shí)檢測(cè)到故障行波電壓， 通過(guò)模變換和小波變換得到故障初始行波波頭到達(dá)K個(gè)TWR的時(shí)間TsJn = 1?K)，n為第 n個(gè)TWR ;在TsJn = 1?K)中尋找最小值Tmin，可知Tmin所對(duì)應(yīng)的TWR的安裝母線位置Ii ; 通過(guò)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-0,可知母線Ii的p條相鄰母線L (j = 1?p);可知相鄰母線Ivj (j =1?p)分別到達(dá)K個(gè)TWR的最短距離Dvj (j = 1?p); 3) 令母線Ii處的TWR分別與其他K-I個(gè)TWR構(gòu)成雙端行波測(cè)距組合，任意選擇Ii的 一條相鄰母線L (j = 1?P)，設(shè)置初始j = 1 ;其中進(jìn)行雙端行波測(cè)距時(shí)采用包含該條相 鄰母線分別到達(dá)K個(gè)TWR的的最短距離；根據(jù)雙端行波測(cè)距技術(shù)計(jì)算可得K組故障信息，所 述故障信息為故障線路RMt(t = 1?K)和故障線路RMt(t = 1?K)上距離線路首端的故障 距離SMt(t = 1?K) ;t為第t組故障信息； 4) 初始令t = 1，任意選擇一組故障信息處理：即根據(jù)這組中的故障線路RMt(t = 1? K)與其對(duì)應(yīng)的故障距離SMt(t = 1?K)確定對(duì)應(yīng)電網(wǎng)中的一個(gè)故障點(diǎn)位置，將該個(gè)故障點(diǎn) 位置作為新節(jié)點(diǎn)f ; 5) 根據(jù)所選擇的這組故障信息中的故障距離SMt(t = 1?K)，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-O可知 新節(jié)點(diǎn)f到各個(gè)TWR的距離Sf，根據(jù)新節(jié)點(diǎn)f到各個(gè)TWR的距離Sf可以得新節(jié)點(diǎn)f到各個(gè) TWR的傳輸時(shí)間Tf ; 6) 計(jì)算TimOi = 1?K)與傳輸時(shí)間Tf的曼哈頓距離：Hn = I |Tf -TmJ I (n = 1?K); 7) 判斷步驟4)?步驟6)中K組故障信息是否均處理完畢，即t = K是否成立，若成 立，貝1J進(jìn)入步驟8);若不成立，t = t+l，返回步驟4); 8) 根據(jù)以上步驟可得K組曼哈頓距離，在K組曼哈頓距離里尋找曼哈頓距離最小值： ATj = HiinHG = 1?p)，并記錄該最小值對(duì)應(yīng)的故障距離、故障線路以及雙端行波測(cè)距組 合，將其記錄的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-I ; 9) 重復(fù)步驟3)?步驟8)，得到每條相鄰母線所對(duì)應(yīng)的最小曼哈頓距離最小值；即j = P是否成立，若成立進(jìn)入步驟10);若不成立則j = j+1，返回步驟3); 10) 由P條相鄰母線各自所對(duì)應(yīng)的曼哈頓距離最小值構(gòu)成最小曼哈頓距離集合：A T = [A T1 A T2. .. A Tp];尋找A T中的最小值，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-I得到此最小值所對(duì)應(yīng)的故障距 離、故障線路以及所使用的雙端行波測(cè)距組合，雙端行波測(cè)距組合假設(shè)為T(mén)min和Tk，由公式 = LiK得到故障發(fā)生時(shí)間h，其中LiK表示此雙端行波測(cè)距組合所用的 最短距離； 11) 根據(jù)Si = CaOfc-tj，得到實(shí)際故障點(diǎn)到各個(gè)TWR的距離Si,再由相應(yīng)線路走向 查詢數(shù)據(jù)庫(kù)SQL-0,得到各TWR測(cè)得的實(shí)際故障線路上離線路首端的實(shí)際故障距離Sfaet = ISfacti, i = 1 ?K}; 12) 對(duì)結(jié)果Sfaet進(jìn)行檢驗(yàn)：如果實(shí)際故障距離Sfaet = {Sfac;ti，i = 1?K}為負(fù)或大于 相應(yīng)線路長(zhǎng)度或?qū)嶋H故障距離&^={&3。"，1 = 1?1(}中數(shù)據(jù)不滿足3〇準(zhǔn)則，均刪除對(duì) 應(yīng)實(shí)際故障距離數(shù)據(jù)；假設(shè)最終還有m組實(shí)際故障距離數(shù)據(jù)組成計(jì)算數(shù)據(jù)組，得到最終 測(cè)量故障距離為：
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK104330708SQ201410688252
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】梁睿, 王飛, 李曉娜, 陳宇航, 田野, 薛雪 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)