[发明专利]风电场集电线单相接地故障定位方法

说明书

本发明提供一种风电场集电线单相接地故障定位方法，所述方法包括：训练自编码神经网络与随机森林模型相结合的回归模型；实时采集风电场集电线接入的升压站中压母线与集电线末端的三相电压相量，以及集电线首末端的三相电流相量；计算升压站中压母线与集电线末端的零序电压相量，以及集电线首末端的零序电流相量；判断是否出现单相接地故障；如果出现，则将升压站中压母线与集电线末端三相电压、零序电压的有效值、相位，以及集电线首末端三相电流、零序电流的有效值、相位输入训练好的所述回归模型，计算得到故障点至升压站中压母线的距离。本发明可以解决现有技术中集电线单相接地故障定位不准，测点多的问题。

技术领域

本发明涉及电力线路故障定位技术领域，具体涉及一种风电场集电线单相接地故障定位方法。

背景技术

在能源危机、环境污染背景下，新能源发电备受重视，装机容量逐年攀升。风力发电，作为目前发展最迅猛的新能源发电形式之一，开发规模日益增大。但是，我国风电场大都位于草原、山地、荒漠、近海等地区，地形复杂，环境恶劣，风电场内部的集电线路常常出现短路故障。虽然线路保护一般可以及时动作，但是风电场复杂的地形、恶劣的环境使得保护动作后不易查找故障点的位置，不能够及时排除故障恢复输电。统计表明，集电线单相接地故障次数一般占集电线总故障次数的八成以上。所以，需要针对单相接地故障设计有效的故障定位方案，以提高故障排除效率，改善风电场运行状况。

风电场一般设置一个升压站，站内安装一台三绕组的主变压器，主变中压侧为35kV。风电场内的集电线接入主变中压侧母线，使电压等级变换至110kV或220kV，最终将电能送入系统。在风电场里，风电机组先与箱式变电站相连，然后经100m左右的电缆接到集电线上，而集电线也往往经电缆与中压母线相连，此段电缆长约几百米。一条集电线上一般会接入多台风机，因此风电场集电线为多分支、线路混合结构。同时，集电线的长度较短，一般不超20km。另外，在升压站中压母线上会设置一台接地变压器实现接地，对于主变中压侧为星型接线的风电场，可以直接在主变中性点实现接地。

由以上分析可以看出，风电场集电线分支很多，并且电缆、架空线混合，再加上风电场中性点接地方式为小电阻接地，使得定位问题十分复杂，目前还没有较为完善的故障定位方案。在工程现场，风电企业还是依靠人力查找故障点，或者是直接使用人眼观察，或者是对每段线路进行现场实验，但是不管采用人眼观察还是现场实验均耗时耗力。在理论研究上，有文献提出先采集每一区段的零序电流，用于判断故障点所在区段，再针对故障区段采用单端阻抗法计算故障位置，但是此方案需要在每一区段均安装电压电流测点，测量装置需求大，实施成本高昂。为减少测点、降低投资成本，有文献提出了少测点的定位方案。比如分别模拟每个区段出现故障，采用短路计算得到每个区段故障时对应的测点数据，通过测点计算数据与测点实际数据的对比，找到与实际数据最接近的模拟故障区段，认为此区段就是实际故障区段；此方案不需要很多测点，但是需要针对每一个区段都进行一次短路计算，计算量较大，而且只能大致判断故障区段。还有基于参数估计的定位方案，即先确定故障区段，再根据故障区段建立所有测点的行波传输方程，采用参数估计得到故障位置；此方案同样所需测点较少，但是这种行波方法在应用时容易受到线路分支的影响，其实际应用时的准确性存疑。

总的来看，针对风电场集电线仍然缺少定位准、测点少的故障定位方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种神经网络与随机森林相结合的风电场集电线单相接地故障定位方法及计算机可读存储介质，以解决现有技术中集电线单相接地故障定位不准，测点多的问题。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种风电场集电线单相接地故障定位方法，所述方法包括：

训练自编码神经网络与随机森林模型相结合的回归模型，所述回归模型的输入量包括：风电场集电线单相接地故障后集电线接入的升压站中压母线与集电线末端三相电压、零序电压的有效值、相位，以及集电线首末端三相电流、零序电流的有效值、相位，输出量为故障点至升压站中压母线的距离；