架空线配电网单相接地故障的定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及架空线配电网故障定位技术领域，特别涉及一种架空线配电网单相接 地故障的定位方法。
【背景技术】
[0002] 我国6kV~35kV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、开环运行的树形辐射状。由于架空线配电网的运行环境复杂，单相接地故障发生几率 高，占总故障的50%~80%，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 障的测距方法及定位方法，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] 现阶段架空线配电网的故障定位方法发展方向主要有两类：基于配网自动化系统 的定位法和行波定位法。基于配网自动化系统的定位法从理论上说最简单，即利用线路负 荷开关处装设的馈线终端装置（FTU，FeederTerminalUnit)实现故障分段定位。但这种 方法的前提是实现配网自动化，而我国大部分地区都还没有配备先进的配网自动化系统。 行波定位法是基于故障距离与故障行波从故障点传输到检测点的时间成正比的原理进行 定位，可分为单端法和双端法。输电线路上成熟应用的行波定位法不能直接应用于架空线 配电网，因为高压输电线路是一条或少数几条分支的线路，其上传输的故障行波十分简单， 易于识别和分析。而架空线配电网众多的分支会造成信号的衰减，并在所提取的信息中混 叠进去新的信息，给定位方法造成了难度。传统的各类行波定位方法，不管是单端法还是双 端法，主要都是针对故障的测距，却很少能确定具体的分支。然而，对于分支众多的架空线 配电网而言，故障分支的准确判定是快速找到故障点、减少断电损失的关键，如何对架空线 配电网单相接地故障进行快速、准确的定位仍是本领域一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的问题是提供一种架空线配电网单相接地故障的定位方法，实现 架空线配电网单相接地故障的快速、准确定位。
[0005] 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定位方法，包 括：
[0006] 获得待测故障点的故障距离；
[0007] 在架空线配电网的线路首端同时向三相输电线注入相同的高压脉冲，检测主干线 路末端的三相电压行波以及二级分支线路末端的三相电压行波；
[0008] 对主干线路末端的三相电压行波进行相模变换以获得主干线路末端的线模电压 行波和主干线路末端的零模电压行波，对二级分支线路末端的三相电压行波进行相模变换 以获得二级分支线路末端的线模电压行波和二级分支线路末端的零模电压行波；
[0009] 判断主干线路末端的线模电压行波的首个非零突变点对应的时刻和主干线路末 端的零模电压行波的首个非零突变点对应的时刻是否相同；
[0010] 若相同，则所述待测故障点位于主干线路上，根据所述故障距离确定所述待测故 障点的位置，否则所述待测故障点位于分支线路上，根据At获得所述待测故障点所在分 支线路与主干线路连接的分支点，其中，At为主干线路末端的线模电压行波的首个非零突 变点对应的时刻和主干线路末端的零模电压行波的首个非零突变点对应的时刻之间的时 间差；
[0011] 根据所述待测故障点所在分支线路与主干线路连接的分支点以及所述故障距离 获得可能故障点；
[0012] 判断所述可能故障点是否唯一；
[0013] 若唯一，则所述可能故障点即为所述待测故障点，否则判断所述可能故障点所在 二级分支线路末端的线模电压行波的首个非零突变点对应的时刻和所述可能故障点所在 二级分支线路末端的零模电压行波的首个非零突变点对应的时刻是否相同；
[0014] 若相同，则所述可能故障点即为所述待测故障点，否则所述可能故障点不是所述 待测故障点。
[0015] 本发明提供的架空线配电网单相接地故障的定位方法，采用单端注入、多端检测 的方式进行定位，只需要在主干线路末端和二级分支线路末端检测电压行波，比较各个电 压行波两个模量上的时间差，不需要各检测端时钟同步，从而能够快速地对架空线配电网 单相接地故障进行定位。并且，比较各个电压行波两个模量上的时间差只需要识别各模行 波分量的第一个波头，而不用在复杂的折反射混合波中识别第二个波头信息，避免了线路 分支、分支末端等的影响，降低了算法的难度，提高了对架空线配电网单相接地故障进行定 位的准确性。
[0016] 可选的，所述获得待测故障点的故障距离包括：
[0017] 在架空线配电网的线路首端同时向三相输电线注入相同的高压脉冲，检测线路首 端的三相电压行波；对线路首端的三相电压行波进行相模变换以获得线路首端的线模电压 行波和线路首端的零模电压行波；根据线路首端的线模电压行波的首个非零突变点对应的 时刻获得行波在所述待测故障点和线路首端之间往返一次的时间；将行波在所述待测故障 点和线路首端之间往返一次的时间代入测距公式以获得所述故障距离。
[0018] 通过三相输电线同时注入相同的高压脉冲以获得故障距离，可以使注入的初始行 波只含零模成分，则不能通过配电变压器传变到负载端，消除了不平衡负载对故障距离的 影响，使得线路首端的线模电压行波的首个非零突变点来源于待测故障点的反射，保证了 测距的准确性。
[0019] 可选的，行波在所述待测故障点和线路首端之间往返一次的时间根据公式T= tft。获得，其中，T为行波在所述待测故障点和线路首端之间往返一次的时间，t:为线路首 端的线模电压行波的首个非零突变点对应的时刻，t。为向三相输电线注入相同的高压脉冲 的起始时刻。
[0020] 可选的，所述测距公式为其中，1为所述故障距离，V。为线路首端的零 vo+vi 模电压行波波速，Vl为线路首端的线模电压行波波速，T为行波在所述待测故障点和线路首 端之间往返一次的时间。
[0021] 可选的，线路首端的零模电压行波波速V。和线路首端的线模电压行波波速Vl与光 速相等。
[0022] 可选的，相模变换根据公;r
行，其中，u。为零模电压行波，u:和u2为 线模电压行波，113为A相电压行波，u,为B相电压行波，u。为C相电压行波，S为相模变换 矩阵。
[0023] 可选的，所述相模变换矩阵S为卡伦鲍厄变换矩P
[0024] 可选的，所述相模变换矩阵S为克拉克变换矩阵
[0025] 可选的，行波的首个非零突变点对应的时刻为行波的电压幅度的绝对值首次大于 阈值电压时对应的时刻。通过设置所述阈值电压，可以消除噪声对测距和定位的影响，从而 提高对架空线配电网单相接地故障进行定位的准确性。
[0026] 可选的，所述根据At获得所述待测故障点所在分支线路与主干线路连接的分支 点包括：
[0027] 根据公式/' =/-获得所述待测故障点所在分支线路与主干线路连接的分支 点到线路首端的距离，其中，1'为所述待测故障点所在分支线路与主干线路连接的分支点 到线路首端的距离，1为所述故障距离，v为光速；
[0028] 根据所述待测故障点所在分支线路与主干线路连接的分支点到线路首端的距离 获得所述待测故障点所在分支线路与主干线路连接的分支点。
[0029] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0030] 本发明提供的架空线配电网单相接地故障的定位方法，采用单端注入、多端检测 的方式进行定位，只需要在主干线路末端和二级分支线路末端检测电压行波，比较各个电 压行波两个模量上的时间差，不需要各检测端时钟同步。并且，比较各个电压行波两个模量 上的时间差只需要识别各模行波分量的第一个波头，而不用在复杂的折反射混合波中识别 第二个波头信息，避免了线路分支、分支末端等的影响，降低了算法的难度，能够快速、准确 地对架空线配电网单相接地故障进行定位。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明实施方式的架空线配电网单相接地故障的定位方法的流程示意图；
[0032] 图2是本发明实施例的架空线配电网的拓扑结构示