[发明专利]一种单端暂态能量谱相似性的配电网故障区段定位方法

说明书

本发明专利提出了一种单端暂态能量谱相似性的配电网故障区段定位方法。首先假设一暂态行波从变电站中压配电线路母线处注入配电网，记录母线处随后一段时间内的暂态电压响应波形，然后对采集到的暂态电压响应波形进行频谱分析，根据特征频率确定频率段的分割方案。据此，对配电网典型故障位置发生故障后母线处采样得到的暂态电压波形进行频谱分析，得到各频率段能量值，形成配电网故障区段定位数据库。一旦发生故障，对母线处记录的故障暂态波形进行分析，得到真实故障时各频率段能量值，匹配查找定位数据库，即可进行故障区段定位。该方法定位准确，不存在故障区间误判现象，满足故障区段定位工程需要，实用性好。

技术领域

本发明属于非有效接地配电网技术领域，具体涉及一种单端暂态能量谱相似性的配电网故障区段定位方法。

背景技术

配电自动化系统中的核心功能之一为馈线自动化，其根据馈线沿线安装的配电自动化终端上报的多点故障信息进行短路故障的区段定位，确定故障位置位于某相邻配电自动化终端之间。其中配电自动化终端一般分为馈线终端单元(FTU，Feeder TerminalUnit)、环网柜终端单元(DTU，Distribution Terminal Unit)和故障指示器(FI，FaultIndicator)。

在工程现场，配电网故障区段定位效果依然不理想。主要原因是配电自动化终端的安装不可能太密集，一般相邻的配电自动化终端距离为1千米到3千米之间，一旦发生故障，无法缩小故障区段定位结果的范围。同时，目前常规的配电自动化终端设备难以有效解决单相接地故障的区段定位问题，需在多处加装暂态录波传感设备，且其定位效果易受线路分支的影响。

针对以上配电网故障区段定位问题，基于采集到的单端或多端电流电压数据，国内外学者做了大量的研究，提出了大量的改进方法，主要分为以下两类：利用工频量信息来进行故障定位，此类方法多利用阻抗等效及迭代求解来定位故障，多用于配电网有效接地系统，对于我国大部分非有效接地配电系统存在适用性问题。利用暂态量信息进行故障定位,此类方法大多利用暂态行波在配电网中的传播特性来进行故障定位，基本不受接地方式、过渡电阻等的影响。在这些方法中，单端故障区段定位的方法仅利用单端电气量，定位可靠，经济性好。其一般是在变电站中压配电线路母线处加装一套暂态行波传感装置实现。核心难点是如何提取与故障位置相关的故障特征信息。现有方法只考虑了故障暂态电流电压的多频率特征，忽略了故障暂态电流电压在各频率下的能量密度特征，暂态信息利用度不高，不利于准确可靠地配电网区段故障定位。

因此，本专利提出基于单端暂态能量谱相似性的配电网故障区段定位新方法，此方法首先建立待定位配电网的单端暂态能量谱标准数据库，一旦发生故障，分析母线采样处单端暂态电流或电压波形的多频率特征以及各频率下的能量密度特征，最后分析故障波形暂态能量谱与标准数据库间的相似性，并据此确定故障位置。仿真结果显示此方法定位准确，不存在故障区间误判现象，满足故障区段定位工程需要，实用性好。

发明内容

本发明的目的是提供一种单端暂态能量谱相似性的配电网故障区段定位方法，可用于确定配电网单相接地的故障区段，以克服背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

步骤1：假设一暂态行波从变电站中压配电线路母线处注入配电网，记录母线处随后一段时间内的暂态电压响应波形，暂态线电压波形的采样存储自行波注入时刻起，经过一定时间窗后，停止暂态电压响应波形的记录；

步骤2：对采集到的暂态电压响应波形进行频谱分析得到多个固有特征频率；

步骤3：根据固有特征频率进行频率段的分割；

步骤4：对采集到的暂态电压响应波形进行频率段能量值的分析与归一化；

步骤5：建立配电网故障区段定位数据库；