一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法及系统与流程

本发明涉及电力系统故障诊断，特别涉及一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法及系统。

背景技术：

1、配网架空线路因其线路长，分支多，网络结构复杂，易受外力及自然环境影响等原因，成为最容易发生故障的系统之一。短路故障和单相接地故障是最常见的故障形式。以往发生故障后需要依靠人工巡线查找故障点，花费在查找故障点上的时间大大超过修复故障所消耗的时间，扩大了停电损失。近几年，随着配电终端产品的不断推广，在一定程度上提高了配网架空线路的自动化率；但目前市场上的配电终端产品对于线路单相接地故障判别准确度较低，往往达不到预期效果，故而使用高精度采样技术、智能化故障检测、高速故障暂态波形录波技术、故障录波波形分析及合成、存储等先进技术，探索智能分布式综合处理分析技术应用在配网架空长线路故障精确定位系统。

2、配电线路故障类型主要分为接地故障、相间短路故障及断线故障，其中接地故障是指大地与导线之间的不正常连接，主要包括单相接地故障和两相接地故障。据电力部门的相关调查统计，单相接地故障类型占配电线路所有故障发生次数的80％以上，并且相间短路故障大都是由该故障导致的。

3、配电网的故障定位法从时间的发展进程上可以简单划分为三部分:故障选线，即确定故障发生在母线或出线上；区段定位，即确定故障发生在馈线线路的主干或分支上；故障精确定位，即确定故障发生具体位置，又称故障测距。目前针对配电网的故障选线研究已比较深入，且大量选线装置已经投入实际现场中，但故障选线只能粗略定位故障发生的线路，因此为了更加准确地确定故障发生的位置，故障区段定位及故障测距研究成为了近些年研究的热点，但由于配电混合线路网络的复杂性及分支线路较多等众多原因，使得配电网的故障区段定位及故障测距还存着许多难题和挑战。中国授权发明cn112526282b提供了一种配网单相接地故障区段定位方法，包括步骤：首先，根据线路区段编制线路故障区段表；其次，实时同步采集配网故障线路各区段首端三相电流瞬时值，根据采集到的三相电流瞬时值，计算流经各区段首端的零序电流；然后，对各区段首端零序电流分别作差，并取绝对值，找到故障暂态过程中的各差值绝对值最大值，并从小到大排序；最后，对照故障区段对应表，按取值从小到大进行故障区段确定，直至故障区段为唯一区段，即判断该区段发生故障。该发明需要事先编制线路故障区段表，不具有普适性和实时性。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法及系统，能够实时快速进行故障定位和测距，具有普适性。具体技术方案如下：

2、一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，采集多点测量暂态相电流数据；

4、步骤s2，根据采集的暂态相电流数据，利用lof算法进行故障区段的定位；

5、步骤s3，根据所述故障区段，利用双端柔性直流配电网等效电容故障测距方法进行求解故障距离。

6、优选地，所述步骤s1具体包括以下步骤：

7、s11：在变电站出线端设置站用型配电智能监测装置，在配电开关侧设置馈线终端单元ftu，站用型配电智能监测装置向预设区域内同步的采样馈线终端单元ftu发送同步指令；

8、s12：各馈线终端单元ftu收到同步指令后，开始同步全网的采样时刻；

9、s13：馈线终端单元ftu完成零序电流直采或三相合成，生成同步采样点序列；

10、s14：发生故障时，所述站用型配电智能监测装置向馈线终端单元ftu发送录波收集指令；

11、s15：所述馈线终端单元ftu收到录波收集指令后，开始生成同步录波文件，并将其发送给站用型配电智能监测装置。

12、优选地，所述步骤s15中还包括：

13、所述馈线终端单元ftu检测到零序电压，启动故障信号并标记故障时间戳；

14、所述馈线终端单元ftu汇总接地故障线路对应母线所有出线的汇集单元及其他配电终端的录波文件并发送至站用型配电智能监测装置。

15、优选地，所述步骤s2具体包括：

16、对每一所述馈线终端单元ftu根据故障时间戳进行计算每个节点对于其邻居的离群程度，获取lof值较高的节点对应为故障区段。

17、优选地，所述步骤s2中包括：

18、所述馈线终端单元ftu根据故障区段的定位结果做出故障隔离操作辅助决策，并给相应故障区段的断路器指令进行分闸操作，将故障区段隔离。

19、优选地，所述步骤s2中包括：

20、所述馈线终端单元ftu根据设备之间的数据传输完成全网拓扑关系以及线路负载和主变容量进行综合分析，并计算生成恢复供电策略。

21、优选地，所述步骤s3具体包括：

22、换流器由3个相同结构的相单元组成，每个相单元包含一对上下桥臂，每个桥臂由若干个相同结构相同的子模块与电抗器l串联组成；同一时刻每个相单元的桥臂共有n个子模块处于投入状态在发生短路故障后，换流器的直流极间电压uc(t)、电流io(t)大小均不为0，换流器闭锁前的放电过程是一个已知电压、电流初始条件的振荡放电过程，其中初始电压为故障初始时刻的极间电压uc，初始电流为故障初始时刻的电流io，计算故障点距离左侧换流器采集装置的距离x:

23、

24、

25、

26、其中，uz(t)、uy(t)表示等效电容在故障时刻的极间电压；i1(t)、i2(t)表示等效电容故障后放电电流；r、l表示直流配电线路单位长度电阻、电感的大小，l为线路全长。

27、一种配电网线路单相故障区段定位和测距系统，应用于所述的方法，包括：

28、站用型配电智能监测装置，设置在变电站出线端；

29、馈线终端单元ftu，设置在配电开关侧，与多个断路器和负载连接；

30、所述馈线终端单元ftu用于采集多点测量暂态相电流数据；

31、所述站用型配电智能监测装置根据所述暂态相电流数据利用lof算法进行故障区段的定位，利用双端柔性直流配电网等效电容故障测距方法进行求解故障距离。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

33、本发明无需事先编制线路故障区段表，通过实时采集多点测量暂态相电流数据和应用lof算法，可以准确地定位故障区段。lof算法通过比较数据点周围的密度，可以有效地区分异常点和正常点，从而确定故障位置。并基于双端柔性直流配电网等效电容的测距方法。能够在较短的时间内完成故障定位和测距，提高工作效率。

技术特征：

1.一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法，其特征在于，所述步骤s15中还包括：

4.根据权利要求3所述的一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：

5.根据权利要求1或4所述的一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法，其特征在于，所述步骤s2中包括：

6.根据权利要求1所述的一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法，其特征在于，所述步骤s2中包括：

7.根据权利要求1所述的一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：

8.一种配电网线路单相故障区段定位和测距系统，其特征在于，应用于权利要求1至7任一所述的方法，包括：

技术总结
本发明涉及电力系统故障诊断技术领域，特别涉及一种配电网线路单相故障区段定位和测距方法及系统。包括以下步骤：采集多点测量暂态相电流数据；根据采集的暂态相电流数据，利用LOF算法进行故障区段的定位；根据所述故障区段，利用双端柔性直流配电网等效电容故障测距方法进行求解故障距离。本发明无需事先编制线路故障区段表，通过实时采集多点测量暂态相电流数据和应用LOF算法，可以准确地定位故障区段。LOF算法通过比较数据点周围的密度，可以有效地区分异常点和正常点，从而确定故障位置。并基于双端柔性直流配电网等效电容的测距方法。能够在较短的时间内完成故障定位和测距，提高工作效率。

技术研发人员：陈志君,林溪桥,罗阳洋,李俊,覃惠玲,何承瑜,刘裕昆,卢纯颢,吴玥,吕明鸿
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15