[发明专利]一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，属于电力系统继电保护领域。

背景技术

随着电力系统规模的日益复杂，特别是超高压及特高压输电线路的投入运行，对故障定位的要求也越来越高。高压输电线路能否精确定位是从技术上保证电力系统安全、稳定以及经济运行的关键措施之一。准确的故障定位可以减少巡线工人的工作量，降低经济损失，具有巨大的经济效益和社会效益；除此之外，高精度的实时在线故障定位方法对于提高系统的稳定性、保证系统安全运行具有重要的意义。

目前，高压输电线路的测距方法有很多种。单端测距方法由于故障过渡电阻的存在，存在较大的测距误差，为了减少其影响，引入对端系统阻抗，这样测距又受到对端系统阻抗变化的影响，这个问题长期未得到解决。两端测距法虽然不存在原理误差，虽然可有效克服单端测距法存在的问题，但同步测距方法对GPS时钟依赖性较强，投资较大；非同步测距方法存在伪根判别问题，有待于进一步改进。行波测距法虽然在原理上不受系统运行方式、过渡电阻、线路分布电容的影响，有较高的测距精度，但其测距精度受波速变化以及参数频变影响较大，尤其在电压相角过零或接近零时发生故障时会造成测距失败，且还存在近区反射波难以识别的问题。

由于影响电力系统安全运行的因素大部分都是不确定的，单一的故障测距方法都有其固有的缺陷，因此需要将这些单一的故障测距方法有机地结合起来以满足精确测距的要求。而如何将单一的故障测距方法有机地结合起来是现在面临的最大难题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法。它基于信息融合技术，充分协同利用不同时间与空间的多传感器数据资源，采用计算机技术按时间序列获得多传感器的观测数据，在一定准则下进行分析、综合、支配和使用，以获得更精确、可靠的故障测距结果。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，该方法的实现步骤如下：

步骤1）：根据PMU数据通过双端同步故障测距方法初步估计故障位置及故障类型；

步骤2）：根据故障录波数据通过双端非同步故障测距方法、单端测距方法初步估计故障位置及故障类型；

步骤3）：根据双端                                                型行波测距结果初步估计故障位置及类型；

步骤4）：利用已有的先验知识求取各方法在不同故障情况下的均方误差，分别求取其权值系数；

步骤5）：通过自适应加权融合测距方法进行加权融合测距。

所述步骤1）中，基于PMU双端同步数据测距方法基本原理阐述如下：

附图1为故障线路示意图，正常运行时，根据传输线方程由端的电压、电流相量来表示端的电压电流，可列式(1)和式(2)。式中，、分别表示端故障前电压、电流的正序分量；、表示端故障前电压、电流的正序分量；为线路传播系数，为线路特性阻抗，为线路全长。

                                           （1）

                                              （2）

由式(1)、式(2)联立可解得线路传播系数和线路特性阻抗；

点发生故障后，可列传输线方程为：

                                          （3）

                                  （4）

由于短路点电压相量为同一物理量，联立式(3)和式(4)求解得故障距离。

所述步骤2）中，基于故障录波器的双端非同步数据测距方法基本原理阐述如下：

附图1为故障线路示意图，线路正常运行时，可由端的电压、电流相量来表示端的电压、电流相量，考虑到两端电压电流数据不同步，不妨设不同步角度为，并且计及线路参数误差的影响，则有输电线路方程：

                              （5）

                                 （6）

在式(5)、式(6)中，、、、分别为稳态运行时、端电压、电流的正序分量，、、为给定的线路传播系数、特性阻抗和线路全长，以上参数均为已知量；未知量为误差归算系数和不同步角度。