一种仅利用电压量不依赖双端同步的零、线模时差辐射网故障定位方法技术

本发明专利技术为一种仅利用电压量不依赖双端同步的零、线模时差辐射网故障定位方法，属电力系统继电保护技术领域。本发明专利技术在馈线两侧安装行波故障测距装置，利用两侧的信息分别进行故障测距。在配电网馈线发生接地故障后，由于故障点电压的骤变，产生在导线间传播的线模行波分量和导线与大地之间传播的零模行波分量。由于线、零模传播速度不同，致使量测端检测到的线、零模初始行波波到时刻不同。根据量测装置检测到的初始线、零模电压行波数据，利用第五尺度下的小波模极大值进行时刻标定，利用模量传输时间差的接地故障单端行波测距法计算公式计算故障距离。综合两侧单端模量传播时间差测距信息进行故障定位。

A zero and line mode difference time radiation network fault location method using voltage magnitude independent of double terminal synchronization

The invention relates to a fault location method of zero and line mode differential radiation network using only the voltage quantity and does not depend on the double terminal synchronization, and belongs to the technical field of relay protection of power systems. In the invention, a traveling wave fault location device is arranged on both sides of the feeder, and fault location is carried out by using information on both sides of the feeder. Occurs on a distribution feeder grounding fault, the fault point voltage change, produce traveling wave propagation between zero mode in communication between the wires and wire line mode traveling wave component and the earth. Because the propagation speed of the line and the zero mode is different, the initial line wave and the initial wave of the zero mode detected at the measuring end are different. According to the initial line and measuring device to detect the zero mode voltage traveling wave data, using wavelet transform modulus maximum moment fifth scales were calibrated using the modulus of transmission time difference of grounding fault of single terminal method of traveling wave fault distance calculation formula. Fault location is carried out by combining the single terminal modulus propagation time difference and ranging information.

【技术实现步骤摘要】
一种仅利用电压量不依赖双端同步的零、线模时差辐射网故障定位方法
本专利技术涉及一种仅利用电压量不依赖双端同步的零、线模时差辐射网故障定位方法，属于电力系统继电保护

技术介绍
电网发生故障后进行故障测距可以减轻人工巡线工作量，缩短故障修复时间、提高供电可靠性、减少停电损失以及发现存在的隐患并尽早加以处理，防止故障的再一次发生。故障测距的方法按测距原理可分为故障分析法和行波法。行波法的核心是测量行波在母线与故障点之间的传播时间来计算线路故障距离。行波测距一般可分为单端行波测距和双端行波测距两类。单端行波测距不需要GPS实现数据的同步，也不需要进行两端数据通讯，其成本是双端行波测距成本的一半，按单端法进行行波测距，由于行波在故障点和母线端反复进行折反射，反映到测量端时间轴上的各种性质的行波波头交错排列，给故障点反射波到达时刻的标定带来了巨大困难，测距可靠性难以保证。而双端行波测距只要求两母线端精确检测第一个行波波头到达的时刻，因此该方法受过渡电阻电弧特性、线路分布电容以及负荷电流的影响较小，较单端法而言有更高的可靠性，但需要双端数据通信和GPS同步对时设备，投资成本大。由于城市配电系统一般多采用辐射网，它具有闭环设计、开环运行特点，单相接地故障机率高，技术和经济因素综合决定了多分支辐射状配电网故障定位有其特殊性。对于典型的辐射状架空馈线配电系统，母线存在多回馈出线，同时沿馈线接有众多分支及负荷变等，馈出线路长短悬殊，配电线路发生单相接地故障后，波阻抗不连续节点及负荷端点多，故障点产生的行波在节点处发生透射，能量衰减较强，且行波在负荷端点及节点处发生反射，增加了测量端对故障点反射波的辨识难度，使得自然频率的提取更加困难，故寻求其他视角进行单相接地故障定位。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种仅利用电压量不依赖双端同步的零、线模时差辐射网故障定位方法，克服对于多分支辐射网单端行波法故障点反射波波头到达时刻标定困难和双端行波法运行成本高的问题。本专利技术的技术方案是：一种仅利用电压量不依赖双端同步的零、线模时差辐射网故障定位方法，在多分支辐射状网络中，于馈线两侧安装行波故障测距装置，利用两侧的信息分别进行故障测距；在配电网馈线发生接地故障后，由于线、零模传播速度不同，致使测量端检测到的线、零模初始行波抵达时刻不同，根据行波故障测距装置检测到的初始线、零模电压行波数据，利用第五尺度下的小波模极大值进行时刻标定，利用模量传输时间差的接地故障单端行波测距法计算公式计算故障距离；综合两侧单端模量传播时间差测距信息进行故障定位。具体步骤为：(1)根据架空线路直配系统实际馈线参数，沿线设置故障距离，仿真得出线、零模波速度与离散故障距离点的关系，再利用三次样条插值得出沿线路全长的线、零模波速曲线；(2)分别利用第五尺度下的小波模极大值对M测测量端检测到的线、零模电压行波分量和N测测量端检测到的线、零模电压行波分量进行时刻标定，得出两者的时间差为△tM0,1、△tN0,1；(3)选取馈线中点处的波速度作为初始波速迭代值，利用测距公式计算出初始故障距离xf(0)，将初始故障距离xf(0)代入线、零模波速曲线进行迭代，当相邻两点的线模波速v1(n)-v1(n-1)<0.0001且相邻两点的零模波速v0(n)-v0(n-1)<0.0001时，终止迭代结合求得的△tM0,1、△tN0,1，运用式分别求出两侧M、N与故障点之间的距离；若无法满足收敛条件，则改变故障位置迭代初值及其对应的初始波速度的选取直至收敛，最后得出收敛的故障距离；(4)利用两侧的故障测距信息进行综合故障定位。本专利技术的原理是：在配电网馈线发生接地故障后，由于故障点电压的骤变，产生在导线间传播的线模行波分量和导线与大地之间传播的零模行波分量。由于配电线路短且不会沿线架设避雷线，线模行波在导线间传播损耗小，零模行波在大地与导线间传播，馈出线路依频特性大，导致零模各个频率分量呈现差异性，但其初始行波易于检测，在配网单相测距困难的情况下寻求利用零、线模时差的测距方法。由于线、零模传播速度不同，致使测量端检测到的线、零模初始行波抵达时刻不同，因此基于模量传输时间差的接地故障单端行波测距法计算公式为其中，Δt0,1为零、线模波到时间差，v1、v0分别为线、零模波速，Δv1,0为线、零模波速差。以图1所示多分支辐射网拓扑结构为例，为了提高测距精度此处采样频率选取为10MHz。已知在不同故障距离下，系统发生单相金属性接地故障，提取故障后0.5ms的线、零模电压数据，利用第五尺度下的小波模极大值进行时刻标定，计算出的线、零模离散距离点上的波速，尔后进行三次样条插值得到沿线路全长范围内的线、零模波速曲线如图2所示。从图2可以看出，近端故障时线、零模波速变换剧烈，而在除了近端以外其他故障距离下其总体变化趋势呈现单调，线、零模波速度与距离不再呈现函数关系，利用三次样条插值很好的解决了因波速度函数拟合所导致测距误差过大的问题，并能很好的反映故障距离与波速度两者之间的关系。选取馈线中点处的波速度作为初始波速迭代值，利用测距公式计算出初始故障距离xf(0)，将初始故障距离xf(0)代入线、零模波速曲线进行迭代，当相邻两点的线模波速v1(n)-v1(n-1)<0.0001且相邻两点的零模波速v0(n)-v0(n-1)<0.0001时，终止迭代结合求得的线、零模波到时差Δt0,1，运用式(1)求出M侧与故障点之间的距离。若无法满足收敛条件，则改变故障位置迭代初值及其对应的初始波速度的选取直至收敛，最后得出收敛的故障距离。本专利技术的有益效果是：由于配电线路较短，分支多且呈现树形结构，一般采用单端线零模波速差定位方法不能识别分支线路，只能计算出故障距离，而双端测距一般投资较大，现场通讯对时不易实现。因此本方法采用在配电线路主干线两端分别进行单端故障定位，从而能减小近端测距死区并能进一步识别分支。附图说明图1为本专利技术实施例单出线多分支辐射网拓扑结构；图2为利用三次样条插值得到的线、零模波速；图3为M侧线、零模电压行波及其模极大值。图4为N侧线、零模电压行波及其模极大值。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。一种仅利用电压量不依赖双端同步的零、线模时差辐射网故障定位方法，在多分支辐射状网络中，于馈线两侧安装行波故障测距装置，利用两侧的信息分别进行故障测距；在配电网馈线发生接地故障后，由于线、零模传播速度不同，致使测量端检测到的线、零模初始行波抵达时刻不同，根据行波故障测距装置检测到的初始线、零模电压行波数据，利用第五尺度下的小波模极大值进行时刻标定，利用模量传输时间差的接地故障单端行波测距法计算公式计算故障距离；综合两侧单端模量传播时间差测距信息进行故障定位。具体步骤为：(1)根据架空线路直配系统实际馈线参数，沿线设置故障距离，仿真得出线、零模波速度与离散故障距离点的关系，再利用三次样条插值得出沿线路全长的线、零模波速曲线；(2)分别利用第五尺度下的小波模极大值对M测测量端检测到的线、零模电压行波分量和N测测量端检测到的线、零模电压行波分量进行时刻标定，得出两者的时间差为△tM0,1、△tN0,1；(3)选取馈线中点处的波速度作为初始波速迭代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仅利用电压量不依赖双端同步的零、线模时差辐射网故障定位方法，其特征在于：在多分支辐射状网络中，于馈线两侧安装行波故障测距装置，利用两侧的信息分别进行故障测距；在馈线发生接地故障后，由于线、零模传播速度不同，致使测量端检测到的线、零模初始行波抵达时刻不同，根据行波故障测距装置检测到的初始线、零模电压行波数据，利用第五尺度下的小波模极大值进行时刻标定，利用模量传输时间差的接地故障单端行波测距法计算公式计算故障距离；综合两侧单端模量传输时间差测距信息进行故障定位；具体步骤为：(1)根据架空线路直配系统实际馈线参数，沿线设置故障距离，仿真得出线、零模波速度与离散故障距离点的关系，再利用三次样条插值得出沿线路全长的线、零模波速曲线；(2)分别利用第五尺度下的小波模极大值对M侧测量端检测到的线、零模电压行波数据和N侧测量端检测到的线、零模电压行波数据进行时刻标定，得出两者的时间差为△t

【技术特征摘要】
1.一种仅利用电压量不依赖双端同步的零、线模时差辐射网故障定位方法，其特征在于：在多分支辐射状网络中，于馈线两侧安装行波故障测距装置，利用两侧的信息分别进行故障测距；在馈线发生接地故障后，由于线、零模传播速度不同，致使测量端检测到的线、零模初始行波抵达时刻不同，根据行波故障测距装置检测到的初始线、零模电压行波数据，利用第五尺度下的小波模极大值进行时刻标定，利用模量传输时间差的接地故障单端行波测距法计算公式计算故障距离；综合两侧单端模量传输时间差测距信息进行故障定位；具体步骤为：(1)根据架空线路直配系统实际馈线参数，沿线设置故障距离，仿真得出线、零模波速度与离散故障距离点的关系，再利用三次样条插值得出沿线路全长的线、零模波速曲线；(2)分别利用第五尺度下的小波模极大值对M侧测量端检测到的线、零模电压行波数据和N侧测量端检测到...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，王瑶，陈挥瀚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53