架空线配电网单相接地故障的测距方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及架空线配电网故障定位技术领域，特别设及一种架空线配电网单相接 地故障的测距方法。
【背景技术】
[0002] 我国架空线配电网普遍采用小电流接地方式运行，结构多为闭环设计、开环运行 的树形福射状。由于架空线配电网的运行环境复杂，单相接地故障几率高，影响架空线配电 网的安全可靠运行。发生单相接地故障后，传统的处理方法是通过人工巡线查找故障点，此 方法费时费力。研究准确有效的单相接地故障的测距方法，对于提高架空线配电网的供电 可靠性、减少停电损失具有重要的意义。
[0003] 现有单相接地故障的测距方法主要有阻抗法、行波法W及注入法。注入法是国内 外研究最多的一种测距方法，其通过在发生单相接地故障后向系统注入信号进行测距。根 据注入信号的不同，注入法又细分为多种，例如A型行波注入法、B型行波注入法W及C型 行波注入法等。C型行波注入法是在发生单相接地故障后由信号发生装置向系统注入高压 高频信号或者直流脉冲信号，根据注入信号从信号发生装置至故障点的往返时间W及注入 信号的速度进行测距。C型行波注入法具有信号强度相对较高和可重复性等优点，可行性较 好。
[0004] C型行波注入法又分为单相注入和S相注入。对于单相注入，由于架空线配电网带 有分支，分支点、分支终端W及故障点等反射波叠加，单相注入难W離别故障点反射波；而 对于=相注入，由于单相接地故障为非对称故障，相模变换矩阵只能将线路部分解禪，而不 能同时将故障点解禪，即各个模量行波在线路上是独立的而在故障点存在禪合，=相注入 时，当某个模量行波到达故障点时，不仅会发生反射，而且会透射到其他模量中去，采用= 相注入依据时间与速度相乘获得的故障点距离误差较大。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的是采用=相注入依据时间与速度相乘获得的故障点距离误差 大的问题。
[0006] 为解决上述问题，本发明提供一种架空线配电网单相接地故障的测距方法，包括： 采用离线方式在母线端向架空线配电网注入=相对称高压脉冲，并从零时刻开始在预设时 窗内对零模电压进行采样W获得零模电压波形；对所述零模电压波形进行能量归一化处理 W获得能量归一化波形；从所述能量归一化波形中提取故障点反射波的到达时间、波前时 间、波前睹度和波前能量；将所述到达时间、所述波前时间、所述波前睹度W及所述波前能 量作为神经网络的输入变量、将故障距离作为神经网络的输出建立测距模型。
[0007] 采用离线方式从母线端向架空线配电网注入=相对称高压脉冲：当输电线正常工 作时，=相平衡，在母线端采集不到零模信号；而当输电线发生单相接地故障时，作为非平 衡故障，注入的高压脉冲传输到故障点，模量与模量之间相互透射，母线端才能检测到零模 反射波，检测到的首个零模脉冲波即为故障点反射波，可有效地甄别与故障相关的信号波 而不受线路分支点和分支终端的反射波影响，减小获得的故障点距离的误差。
[000引其次，通过能量归一化处理可很好地消除过渡电阻、故障相注入信号强度W及折 反射衰减次数不同对零模电压幅度的影响，使处理后的信号只与故障距离有关，进一步减 小了获得的故障点距离的误差。从能量归一化波形中提取的故障点反射波的到达时间、波 前时间、波前睹度和波前能量与故障距离之间呈非线性关系，利用神经网络的输入与输出 之间的高度非线性映射关系，获得的单相接地故障的故障距离误差小。
[0009] 可选的，所述S相对称高压脉冲满足关系Ua+Ub+Uc= 0,其中，U。为注入A相输电 线的高压脉冲，Ub为注入B相输电线的高压脉冲，U。为注入C相输电线的高压脉冲。
[0010] 可选的，所述零时刻为注入所述=相对称高压脉冲的起始时刻。
[0011] 可选的，所述预设时窗的宽度与输电线的长度相关。
[0012] 可选的，所述能量归一化处理根据乂 =x/、/77进行，其中，y,为所述能量归一化波 形在采样时刻i对应的电压幅度，Xi为所述零模电压波形在采样时刻i对应的电压幅度，H为所述零模电压波形在每个采样时刻的电压幅度的平方之和，i为所述预设时窗内的任一 采样时刻。
[0013] 可选的，所述到达时间为到达时刻减去所述零时刻，所述到达时刻为所述能量归 一化波形的电压幅度的绝对值首次大于预设阔值时对应的采样时刻。
[0014] 可选的，所述波前时间为极值时刻减去所述到达时刻，所述极值时刻为所述能量 归一化波形的电压幅度在所述到达时刻后第一次达到极值时对应的采样时刻。
[0015] 可选的，所述波前睹度根据P=I(yp-y,)/(p-a)I提取，其中，a为所述到达时刻， P为所述极值时刻，y。为所述能量归一化波形在所述到达时刻a对应的电压幅度，yP为所述 能量归一化波形在所述极值时刻P对应的电压幅度，P为所述波前睹度。
[0016] 可选的，所述波前能量根巧
【主权项】
1. 一种架空线配电网单相接地故障的测距方法，其特征在于，包括： 采用离线方式在母线端向架空线配电网注入三相对称高压脉冲，并从零时刻开始在预 设时窗内对零模电压进行采样以获得零模电压波形； 对所述零模电压波形进行能量归一化处理以获得能量归一化波形； 从所述能量归一化波形中提取故障点反射波的到达时间、波前时间、波前陡度和波前 能量； 将所述到达时间、所述波前时间、所述波前陡度以及所述波前能量作为神经网络的输 入变量、将故障距离作为神经网络的输出建立测距模型。
2. 根据权利要求1所述的架空线配电网单相接地故障的测距方法，其特征在于，所述 三相对称高压脉冲满足关系ua+u b+u。= 0,其中，u a为注入A相输电线的高压脉冲，u b为注 入B相输电线的高压脉冲，u。为注入C相输电线的高压脉冲。
3. 根据权利要求1所述的架空线配电网单相接地故障的测距方法，其特征在于，所述 零时刻为注入所述三相对称高压脉冲的起始时刻。
4. 根据权利要求1所述的架空线配电网单相接地故障的测距方法，其特征在于，所述 预设时窗的宽度与输电线的长度相关。
5. 根据权利要求1所述的架空线配电网单相接地故障的测距方法，其特征在于，所述 能量归一化处理根据Λ = λ-, / V77进行，其中，Yi为所述能量归一化波形在采样时刻i对应 的电压幅度，Xi为所述零模电压波形在采样时刻i对应的电压幅度，H为所述零模电压波形 在每个采样时刻的电压幅度的平方之和，i为所述预设时窗内的任一采样时刻。
6. 根据权利要求1所述的架空线配电网单相接地故障的测距方法，其特征在于，所述 到达时间为到达时刻减去所述零时刻，所述到达时刻为所述能量归一化波形的电压幅度的 绝对值首次大于预设阈值时对应的采样时刻。
7. 根据权利要求6所述的架空线配电网单相接地故障的测距方法，其特征在于，所述 波前时间为极值时刻减去所述到达时刻，所述极值时刻为所述能量归一化波形的电压幅度 在所述到达时刻后第一次达到极值时对应的采样时刻。
8. 根据权利要求7所述的架空线配电网单相接地故障的测距方法，其特征在于，所述 波前陡度根据P = I (yp-ya)/(p-a) I提取，其中，a为所述到达时刻，P为所述极值时刻，ya 为所述能量归一化波形在所述到达时刻a对应的电压幅度，yp为所述能量归一化波形在所 述极值时刻P对应的电压幅度，P为所述波前陡度。
9. 根据权利要求8所述的架空线配电网单相接地故障的测距方法，其特征在于，所述 波前能量根据2 = ?>/提取，其中，Q为所述波前能量，h为所述能量归一化波形在采样时 }=a 亥Ij j对应的电压幅度，j为在所述到达时刻a和所述极值时刻p之间的采集时刻。
【专利摘要】一种架空线配电网单相接地故障的测距方法，包括：采用离线方式在母线端向架空线配电网注入三相对称高压脉冲，并从零时刻开始在预设时窗内对零模电压进行采样以获得零模电压波形；对所述零模电压波形进行能量归一化处理以获得能量归一化波形；从所述能量归一化波形中提取故障点反射波的到达时间、波前时间、波前陡度和波前能量；将所述到达时间、所述波前时间、所述波前陡度以及所述波前能量作为神经网络的输入变量、将故障距离作为神经网络的输出建立测距模型。本发明提供的架空线配电网单相接地故障的测距方法获得的故障距离误差小。
【IPC分类】G01R31-08
【公开号】CN104880648
【申请号】CN201510345044
【发明人】舒勤, 任琴, 钟俊, 吴成恩
【申请人】四川大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月19日