一种基于非同步信号的配电网单相接地故障区段定位方法技术

本发明专利技术涉及一种基于非同步信号的配电网单相接地故障区段定位方法，确定单相接地故障时刻，采集各区段在故障发生后2个工频周期的零序电流，利用极点对称模态分解方法进行分解得到各区段中频率由高到低的本征模态函数与余量函数；计算相邻区段间余量函数的最小DTW距离，并将最小DTW距离进行归一化处理作为单相接地故障区段定位的数据特征；利用LOF算法计算数据特征的LOF，根据LOF大小判断故障区段。本发明专利技术仅需故障后2个工频周期的零序电流，数据获取简单，适用性强，通过DTW距离和LOF算法进行故障区段定位，无需量测装置间完全同步，对系统的干扰较低，能够较为准确快速地对配电网单相接地故障的故障区段进行定位。配电网单相接地故障的故障区段进行定位。配电网单相接地故障的故障区段进行定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非同步信号的配电网单相接地故障区段定位方法


[0001]本专利技术涉及配电网故障分析
，具体涉及一种基于非同步信号的配电网单相接地故障区段定位方法。

技术介绍

[0002]据统计，电力系统在运行过程中，由配电网故障造成的停电事故约占总停电事故的95％以上，其中70％的事故由单相接地故障或母线故障引发。而国内外配电网中性点广泛采用非有效接地(小电流接地)方式，以避免发生单相接地故障时引起供电中断。随着配电网自动化水平的提高，由于配电网单相接地故障的故障特征量微弱，从根本上解决配电网的故障定位问题并得到可靠的故障选线和定位方法尤为迫切。
[0003]目前国内外学者提出的故障定位方法大致分为两类：一是注入信号法，二是基于故障特征量的区段定位。例如CN114689983A《一种基于零序电流连调的配电网单相接地故障定位方法、装置及可读存储介质》提供了一种“基于零序电流连调的配电网单相接地故障定位方法、装置及可读存储介质，所述定位方法应用于故障馈线定位时，以逐次调控中性点电压，并采集每次调控后的各条馈线上的零序电流；再计算各条馈线的零序电流幅值的变化量，变化量最大的馈线为故障馈线；适用于故障区段定位时，依据逐次调控中性点电压，利用每个区段的累计幅值识别故障区段或利用每个区段的累计幅值以及变化趋势识别故障区段。本专利技术以全新的技术思路来解决故障定位的问题，大幅提高了选线和定位准确性”，但注入信号的方法增大了对系统的干扰，且不能检测瞬时性和间歇性接地故障。而基于故障特征量的区段定位包括零模电流比较法、区段零序导纳法、零序无功功率方向法、基于相电流突变量的定位、残留增量法、行波法等，该类方法存在特征量获取困难、信号精确同步困难等关键性问题，且部分方法在高阻接地时可靠性极低。

技术实现思路

[0004]基于上述技术问题，本专利技术提供了一种基于DTW距离和LOF算法的配电网单相接地故障区段定位方法，该方法仅需故障后2个工频周期的零序电流，数据获取简单，适用性强，且无需量测装置间完全同步即可较为准确快速地对配电网单相接地故障的故障区段进行定位，由于其对系统的干扰度较低，在配电网的安全运行中具有一定实际意义。
[0005]本专利技术的具体步骤如下:
[0006]确定单相接地故障时刻，采集发生单相接地故障后2个工频周期的配电网内各区段零序电流，使用极点对称模态分解方法对各区段零序电流进行分解得到相应的余量函数，具体公式为；
[0007][0008]其中，I0为零序电流，IMF
i
为本征模态函数，R为余量函数；
[0009]计算相邻区段间余量函数的最小DTW距离，并将最小DTW距离进行归一化处理作为
单相接地故障区段定位的数据特征；
[0010]计算不同数据特征之间的可达距离，依据可达距离计算数据特征的局部可达密度；
[0011]依据数据特征的局部可达密度计算对应的LOF大小，根据LOF大小判断单相接地故障区段。
[0012]优选的，所述计算相邻区段间余量函数的最小DTW距离的具体公式为：
[0013][0014]其中，DTW(X,Y)表示相邻区段之间的余量函数即两个不同维度的时间序列X和Y之间的最小DTW距离，min表示最小值，p
s
＝(x
s
,y
s
)表示序列之间弯曲路径第s个对应点的坐标，表示p
s
对应关系中两个点x
s
和y
s
的距离，取欧氏距离作为距离测度标准，K∈[max(a,b),a+b
‑
1]表示序列之间弯曲路径所取总点数，a表示序列X的长度，b表示序列Y的长度；
[0015]所述将最小DTW距离进行归一化处理作为单相接地故障区段定位的数据特征的具体公式为：
[0016][0017]其中，DTW
′
(X,Y)表示归一化后的最小DTW距离，i表示序列X中第i个数，j表示序列Y中第j个数，a表示序列X的长度，b表示序列Y的长度。
[0018]优选的，所述计算不同数据特征之间的可达距离具体公式为：
[0019]reachdist(p,o)＝max{K
distance
(o),d(p,o)}；
[0020]所述依据可达距离计算数据特征的局部可达密度具体公式为：
[0021][0022]其中，reachdis(p,o)表示不同数据特征对象p与o之间的可达距离，K
distance
(o)表示数据特征对象o的k距离，d(p,o)表示数据特征对象p与o之间的距离；lrd
k
(p)表示数据特征对象p的局部可达密度，N
k
(p)表示数据特征对象p的k距离邻域；
[0023]所述依据数据特征的局部可达密度计算对应的LOF大小具体公式为：
[0024][0025]其中，LOF
k
(p)表示数据特征对象p的LOF大小，lrd
k
(o)表示数据特征对象o的局部可达密度；
[0026]所述根据LOF大小判断单相接地故障区段具体为：
[0027]当区段LOF
k
(p)≈1时，该区段判断为非故障区段；
[0028]当区段LOF
k
(p)＞＞1时，该区段判断为故障区段。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术提供一种基于非同步信号的配电网单相接地故障区段定位方法，通过极点对称模态分解方法对零序电流进行分解，分析故障上下游之间零序电流幅值和相位的特征，从中提取故障特征量，获得的特征准确率高；
[0031]2、本专利技术提供一种基于非同步信号的配电网单相接地故障区段定位方法，仅需故障后2个工频周期的零序电流，数据获取简单，适用性强；
[0032]3、本专利技术提供一种基于非同步信号的配电网单相接地故障区段定位方法，应用DTW距离和LOF算法进行故障区段定位，无需量测装置间完全同步即可得到较为准确地区段定位结果，对系统的干扰较低。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施例中方法流程图；
[0034]图2是本专利技术实施例中配电网线路图；
[0035]图3是本专利技术实施例中动态时间弯曲距离路径图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]实施例一
[0038]本专利技术实施例1公开了一种基于粒子群信号稀疏分解和加权决策树的配电网单相接地故障区段定位方法,如图1所示，具体包括以下步骤：
[0039]步骤S1：采集发生单相接地故障后2个工频周期的配电网内各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非同步信号的配电网单相接地故障区段定位方法，其特征在于，具体步骤如下:确定单相接地故障时刻，采集发生单相接地故障后2个工频周期的配电网内各区段零序电流，使用极点对称模态分解方法对各区段零序电流进行分解得到相应的余量函数，具体公式为；其中，I0为零序电流，IMF
i
为本征模态函数，R为余量函数；计算相邻区段间余量函数的最小DTW距离，并将最小DTW距离进行归一化处理作为单相接地故障区段定位的数据特征；计算不同数据特征之间的可达距离，依据可达距离计算数据特征的局部可达密度；依据数据特征的局部可达密度计算对应的LOF大小，根据LOF大小判断单相接地故障区段。2.根据权利要求1所述的一种基于非同步信号的配电网单相接地故障区段定位方法，其特征在于，所述计算相邻区段间余量函数的最小DTW距离的具体公式为：K∈[max(a,b),a+b
‑
1]；其中，DTW(X,Y)表示相邻区段之间的余量函数即两个不同维度的时间序列X和Y之间的最小DTW距离，min表示最小值，p
s
＝(x
s
,y
s
)表示序列之间弯曲路径第s个对应点的坐标，表示p
s
对应关系中两个点x
s
和y
s
的距离，取欧氏距离作为距离测度标准，K∈[max(a,b),a+b
‑
1]表示序列之间弯曲路径所取总点数，a表示序列X的长度，b表示序列Y的...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧逸哲，韩悠洋，韩伟聪，严艺芬，林坤杰，欧阳奕欣，郑文玮，术茜，林辉琛，吴昊，游林旭，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：