方向行波分解，获取沿线分布的方向行波，再 利用其正向行波乘W反向行波并分别于的两个相继的Li/(2v)时窗长度内进行积分来构造 测距函数，最后根据测距函数沿线长Li范围内行波突变分布来辨识多分支福射网的故障支 路。 阳〇5U 实施例1 :
[0052] 采用如图1所示具有多出线接线的多分支福射配电网络拓扑结构，量测端位于首 端M，健全线路L4= 48虹1，Ls= 4虹1。假设线路丽由主干1、主干2、主干3、分支1和分支 2组成，线长分别为Li= 20km，L2= 15km，L3= 15km，Le= l〇km，L7= 1〇虹1。现假设主干2 半线长之内距离M端26km处（即离开B节点6km)发生A相接地故障，首先利用PCA-SVM辨 识故障位于割集2,然后分别于比。，kc+Li/(2v)]和比。+Li/(2v)，kc+Li/v]时窗内，利用主干 1量测端的线模电流行波和线模电压行波，沿线计算步长取0.1km，根据贝杰龙线路传输方 程计算量测端M的测距函数f。(X)沿线长Li的行波突变分布如图2和图3所示。由图2可 知，比。，k〇+Li/(2v)]时窗内，fui(x)的突变点A(x) =6km，且极性为负；由图3可知，比。+V (2v)，Wv]时窗内，fuii(x)的突变点B(x) =9虹1，且极性为正。因为A(x)+B(x) =6+9 =15km，满足式（13)所示的线长约束条件，所W故障位于主干2半线长之内。 阳〇5引实施例2 :
[0054] 采用如图1所示具有多出线接线的多分支福射配电网络拓扑结构，量测端位于首 端M，健全线路L4= 48km，Ls= 4虹1。假设线路丽由主干1、主干2、主干3、分支1和分支2 组成，线长分别为Li= 20虹1，L2= 15虹1，L3= 15虹1，L6= 10km，L7= 1〇虹1。现假设主干3半 线长之外距离M端45km处（即离开C节点10km)发生A相接地故障时，首先利用PCA-SVM 辨识故障位于割集3,然后分别于比。，kc+Li/(2v)]和比。+Li/(2v)，kc+Li/v]时窗内，利用主 干1量测端的线模电流行波和线模电压行波，沿线计算步长取0. 1km，根据贝杰龙线路传输 方程计算量测端M的测距函数fu(x)沿线长Li的行波突变分布如图2和图3所示。由图 2可知，比。，k〇+Li/(2v)]时窗内，fui(x)的突变点A(x) = 10km，且极性为负；由图3可知， 比。+Li/(2v)，k〇+Li/v]时窗内，fu"(x)的突变点B(x) =5虹1，且极性为负。因为A(x)+B(x) =10巧=15虹1，满足式（13)所示的线长约束条件，所W故障位于主干3。
【主权项】
1. 一种基于沿线电压分布和行波信息全覆盖的辐射网故障分支识别方法，其特征在 于：当多分支辐射状配网发生单相接地故障时，采用PCA-SVM识别多分支辐射状配网的故 障支路所在割集；然后在故障割集下，对主干1量测端获取的故障行波数据求取线模行波， 应用得到的线模行波并根据贝杰龙线路传递方程推算沿线电压行波和电流行波分布，将沿 线电压行波和沿线电流行波进行沿线方向行波分解，获取沿线分布的方向行波，再利用其 正向行波乘以反向行波并分别于的两个相继的L/(2v)时窗长度内进行积分来构造测距函 数，最后根据测距函数沿线长L 1范围内行波突变分布来辨识多分支辐射网的故障支路。2. 按照权利要求1所述的基于沿线电压分布和行波信息全覆盖的辐射网故障分支识 别方法，其特征在于具体步骤为： (1)多分支辐射状配网发生单相接地故障时，应用PCA-SVM判别该辐射状配网的故障 割集； ⑵在采样率IMHz下，对主干1量测端获得的电压、电流进行采样，得到相电流采样值 序列，相电压采样值序列，其中k表示采样 点，k=l，2，·*·;Μ表示量测端； (3) 根据式⑴和式（2)分别求出线模电流和线模电压的离散序列iMiS(k)和uMiS(k):(4) 沿线分布的计算：利用式（3)和式（4)分别计算量测端所在馈线主干1的沿线电 压分布和沿线电流分布；式中，S为线模分量；X为沿线任意一点到量测端的距离；V为线路的波速度；为线 路的特征阻抗；rs为线路单位长度电阻；uMiS(k)为量测端的线模电压行波；iMiS(k)为量测 端的线模电流行波；％ x，s(x，k)为k时刻距量测端X处的电压；iM，x， s(x，k)为k时刻距量测 端X处的电流； (5) 计算沿线分布的正向行波和反向行波：根据式（5)和式（6)分别计算主干1沿线 分布的正向电压行波、沿线分布的反向电压行波，即：(6) 沿线分布的正向行波梯度和反向行波梯度的计算：利用沿线分布的正向电压行波 相邻两个采样值之差构造沿线分布的正向电压梯度，即：利用沿线分布的反向电压行波相邻两个采样值之差构造沿线分布的反向电压梯度， 即：(7) 计算沿线分布的正向行波突变和反向行波突变：根据式（9)提取主干1沿线分布 的正向电压行波突变，即：根据式（10)提取主干1沿线分布的反向电压行波突变，即：式中，R取为3 ; (8) 测距函数的构造：采用式（11)和式（12)，将步骤（6)得到的正向行波突变和反向 行波突变相乘并分别于行波观测时窗[k Q，kQ+!V(2v)]和[WOVhWV]内进行积 分，得到测距函数ful(x)和f u"(x)的沿线行波突变：式中，k。表示量测端M检测到的故障初始行波到达时刻；L i为主干1的线长； (9) 故障定位判据的构造： 根据步骤（8)计算得到IHVHVOv)]和[ko+lVQvhko+lVv]两个相继时窗内， 测距函数ful(x)和fu"(x)的沿线分布突变点，其对应距离分别记为[x"，xI2,……]和 [xm，χι?2，......]; 若步骤（1)中SVM输出为1，则判断故障发生在主干1上； 若步骤（1)中SVM输出为2,则判断故障发生在故障割集2 ( 即：主干2或分支1)，此时 若[X11, X12,......]中的突变距离X*[和[X m, X112,......]中的突变距离x*n满足： xVx*"=L2 (13) 且当A的突变点极性为负，X \的突变点极性为正时，判断故障位于主干2半线长之 内；当Xi1的突变点极性为正，Xi11的突变点极性为负时，判断故障位于主干2半线长之外， 式（13)中，L 2为主干2的线长； 若[X11, X12,......]中的突变距离X*[和[X m, X112,......]中的突变距离Χ*π满足： x^+x^n= L 6 (14) 且A和Xi11的突变点极性均为负极性，则判断故障发生在分支1，式（14)中，L6为分 支1的线长； 若步骤（1)中SVM输出为3,则判断故障发生在故障割集3 ( 即：主干3或分支2)，此时 若[x"，xI2,……]中的突变距离A和[xm，x"2,……]中的突变距离A 1满足式（13)所示 约束条件，且A和X \的突变点极性均为负极性，则判断故障发生在主干3 ; 若[X11, X12,......]中的突变距离Xi1和[X m, X112,......]中的突变距离Xi11满足式（14) 所示约束条件，且（和X \的突变点极性均为负极性，则判断故障发生在分支1。
【专利摘要】本发明涉及一种基于沿线电压分布和行波信息全覆盖的辐射网故障分支识别方法，属电力系统继电保护技术领域。本发明为当多分支辐射状配网发生单相接地故障时，采用PCA-SVM识别多分支辐射状配网的故障支路所在割集；然后在故障割集下，对主干1量测端获取的故障行波数据求取线模行波，应用得到的线模行波并根据贝杰龙线路传递方程推算沿线电压行波和电流行波分布，将沿线电压行波和沿线电流行波进行沿线方向行波分解，获取沿线分布的方向行波，再利用其正向行波乘以反向行波并分别于的两个相继的L1/(2v)时窗长度内进行积分来构造测距函数，最后根据测距函数沿线长L1范围内行波突变分布来辨识多分支辐射网的故障支路。理论分析和仿真结果表明本方法效果良好。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN105182186
【申请号】CN201510633129
【发明人】束洪春, 余多, 田鑫萃, 高利
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月29日