[发明专利]基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法及系统

权利要求书

1.基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用安装于配电网首末端的零模电压采集装置获取线路零模电压，根据零模电压突变量确定行波波头到达时刻，选取波头到达时刻后5个毫秒时窗的波形，利用快速傅里叶变换确定波头主频率；

S2：根据二分法假设故障点位置，根据信号幅值估算故障电阻阻值，基于故障等效电路求得故障点上、下游的信号传递函数，计算故障点和首、末端折反射系数；

S3：选取与波头主频率相同频率的方波作为初始行波信号，根据故障点、首末端折反射系数和信号传递函数，计算初始行波信号折返不同次数后的衰减信号波形；

S4：将折返不同次数后的衰减信号波形叠加为一个合成信号，利用皮尔逊相关系数计算5个毫秒时窗的合成波形与实测行波的相似度，若首、末两端的波形相似度均满足要求，则认为假设故障点为实际故障点，若不满足要求，则通过比较首末端合成信号的幅值继续缩小故障区间，直至满足波形相似度要求。

2.根据权利要求1所述的基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法，其特征在于：对零模电压信号做差分运算，差分绝对值大于所设定阈值的时刻则判定为行波波头到达时刻；

零模电压差分ΔU₀(k)的计算公式如式(1)所示：

ΔU₀(k)＝U₀(k+1)-U₀(k) (k＝0,1,…,n) 式(1)

式(1)中，U₀(k)为测得的零模电压信号，k为采样点数；

故障发生的判据如式(2)所示：

|ΔU₀(k)|＞U_0N 式(2)式(2)中，|ΔU₀(k)|为计算的零模电压差分绝对值，U_0N为设定的阈值。

3.根据权利要求2所述的基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法，其特征在于：利用二分法假设故障点位置，根据信号幅值估算故障电阻阻值，结合线路参数构建故障点上游和下游的信号传递函数，根据网络拓扑、线路参数、变压器参数和故障电阻估值计算电压行波折反射系数。

4.根据权利要求3所述的基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法，其特征在于：初始行波信号U₀在线路上传播，幅值会衰减；在故障点和首末端发生折反射使波形出现畸变，幅值衰减；

以初始行波第一次从故障点向首末端传播为例，初始行波传播到首末端的波形变为：

U_U1＝U₀×H_U 式(3)

U_D1＝U₀×H_D 式(4)

式(3)中，H_U为故障点上游传递函数，式(4)中，H_D为故障点下游传递函数。

5.根据权利要求4所述的基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法，其特征在于：折返不同次数后的衰减信号波形叠加为一个合成信号，计算公式如下式所示：

U_U＝U_U1+U_U2+U_U3+…+U_Un 式(5)

U_D＝U_D1+U_D2+U_D3+…+U_Dn 式(6)

式(5)中，U_U为首端行波叠加后的合成波形，式(6)中，U_D为末端行波叠加后的合成波形，U_Un、U_Dn分别为第n次到达首末端的波形，信号折反射次数依据线路长度选取。