[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

说明书

本发明公开了一种基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法，包括：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，利用快速傅里叶变换确定波头主频率；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，计算故障点和首、末端折反射系数；选取与波头主频率相同频率的方波作为初始行波信号，计算初始行波信号折返不同次数后的衰减信号波形；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合成波形与实测行波的相似度。本发明属于电网故障定位技术领域，具体是提供了有效性不受线路长度、过渡电阻及故障位置的影响，故障定位结果具有较高的准确度的直流配电网故障定位系统及方法。

技术领域

本发明属于电网故障定位技术领域，具体是指一种基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法及系统。

背景技术

为了适应可再生能源的大规模发展，电力系统正在向智能化方向迅速发展。直流电网中含有大量电力电子器件，是智能化电力系统的重要组成部分。短路故障保护是电力系统中的关键技术之一。电力系统中交流电网的故障保护研究已经十分成熟，而直流电网的故障保护研究仍处于发展阶段。一方面，直流电网是一个“低惯量”系统，直流输电线路阻抗远小于交流输电线路阻抗，短路故障发生后直流系统中的储能元件会迅速放电，故障电流也相应迅速上升，因此与交流电网相比，直流电网短路故障电流增长速度更快。另一方面，直流电网故障电流为直流电流，故障电流到达过零点时间较长，因此不能将交流电网中过零点开断线路的方法应用到直流电网的故障保护中。综合以上两点因素，直流电网故障保护面临着严峻的挑战。

做好直流配电网故障定位工作，对保障直流配电网健康持续运行、提高电力系统智能化、更大程度消纳分布式可再生能源、解决当前面临的能源危机环境污染问题具有重要意义。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种的基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法及系统，有效性不受线路长度、过渡电阻及故障位置的影响，仿真结果表明所得故障定位结果具有较高的准确度。

本发明采取的技术方案如下：本发明一种基于电压行波相似度的直流配电网故障定位方法，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。

作为优选方案，通过比较首末端合成信号的幅值并结合二分法继续缩小故障区间：

若首末端合成信号的幅值比大于实测信号幅值比，则选择后二分之一区间；

若首末端合成信号的幅值比小于等于实测信号幅值比，则选择前二分之一区间。

作为进一步阐述的方案，本发明还公开了一种基于电压行波相似度的直流配电网故障定位系统，包括零模电压采集装置、通信网络、信息汇集装置、存储介质和处理器；

所述零模电压采集装置安装在各区段线路首末端，用于采集各电缆区段首末端零模电压；

所述通信网络将所述零模电压采集装置、所述信息汇集装置与所述故障定位处理器通信连接；