一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，用于满足高压输电线路发生故障时对精确测距的要求。其思路为：充分利用不同时间与空间的多传感器数据资源，采用计算机技术按时间序列获得多传感器的观测数据，以获得更准确可靠的测距结果。具体的步骤为：首先，根据PMU数据通过双端同步故障测距方法初步估计故障位置及故障类型；其次，根据故障录波数据通过双端非同步故障测距方法、单端测距方法初步估计故障位置及故障类型；第三，根据行波测距结果初步估计故障位置及类型；第四，利用已有的先验知识求取各方法在不同故障情况下的均方误差，分别求取其权值系数；最后，通过自适应加权融合测距方法进行加权融合测距。
【专利说明】一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方 法
【技术领域】
[0001]本发明是一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，属于电力 系统继电保护领域。
【背景技术】
[0002]随着电力系统规模的日益复杂，特别是超高压及特高压输电线路的投入运行，对 故障定位的要求也越来越高。高压输电线路能否精确定位是从技术上保证电力系统安全、 稳定以及经济运行的关键措施之一。准确的故障定位可以减少巡线工人的工作量，降低经 济损失，具有巨大的经济效益和社会效益；除此之外，高精度的实时在线故障定位方法对于 提高系统的稳定性、保证系统安全运行具有重要的意义。
[0003]目前，高压输电线路的测距方法有很多种。单端测距方法由于故障过渡电阻的存 在，存在较大的测距误差，为了减少其影响，引入对端系统阻抗，这样测距又受到对端系统 阻抗变化的影响，这个问题长期未得到解决。两端测距法虽然不存在原理误差，虽然可有效 克服单端测距法存在的问题，但同步测距方法对GPS时钟依赖性较强，投资较大；非同步测 距方法存在伪根判别问题，有待于进一步改进。行波测距法虽然在原理上不受系统运行方 式、过渡电阻、线路分布电容的影响，有较高的测距精度，但其测距精度受波速变化以及参 数频变影响较大，尤其在电压相角过零或接近零时发生故障时会造成测距失败，且还存在 近区反射波难以识别的问题。
[0004]由于影响电力系统安全运行的因素大部分都是不确定的，单一的故障测距方法都 有其固有的缺陷，因此需要将这些单一的故障测距方法有机地结合起来以满足精确测距的 要求。而如何将单一的故障测距方法有机地结合起来是现在面临的最大难题。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于多传感器系统的自适应加 权数据融合故障测距方法。它基于信息融合技术，充分协同利用不同时间与空间的多传感 器数据资源，采用计算机技术按时间序列获得多传感器的观测数据，在一定准则下进行分 析、综合、支配和使用，以获得更精确、可靠的故障测距结果。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，该方法的实现步骤如
下:
步骤I):根据PMU数据通过双端同步故障测距方法初步估计故障位置及故障类型； 步骤2):根据故障录波数据通过双端非同步故障测距方法、单端测距方法初步估计故 障位置及故障类型；
步骤3):根据双端Il型行波测距结果初步估计故障位置及类型；
步骤4):利用已有的先验知识求取各方法在不同故障情况下的均方误差，分别求取其权值系数；
步骤5):通过自适应加权融合测距方法进行加权融合测距。
[0007]所述步骤I)中，基于PMU双端同步数据测距方法基本原理阐述如下:
附图1为故障线路示意图，正常运行时，根据传输线方程由羅端的电压、电流相量来表
示Jl端的电压电流，可列式⑴和式⑵。式中，分别表示—端故障前电压、电流
的正序分量表示#端故障前电压、电流的正序分量为线路传播系数，为线路特性阻抗,I为线路全长。
[0008]
【权利要求】
1.一种基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I):根据PMU数据通过双端同步故障测距方法初步估计故障位置及故障类型；步骤2):根据故障录波数据通过双端非同步故障测距方法、单端测距方法初步估计故障位置及故障类型； 步骤3):根据双端?型行波测距结果初步估计故障位置及类型； 步骤4):利用已有的先验知识求取各方法在不同故障情况下的均方误差，分别求取其权值系数； 步骤5):通过自适应加权融合测距方法进行加权融合测距。
2.根据权利要求1所述的基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，其特征在于所述步骤I)中基于PMU数据的双端同步故障测距方法如下:首先，通过故障前稳态运行时的电压、电流相量数据修正线路的传播系数y和线路特性阻抗4 ;然后将修正后的传播系数7和线路特性阻抗為带入到故障后的传输线方程中，求解得到故障距离I。
3.根据权利要求1所述的基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，其特征在于所述步骤2)中基于故障录波数据的双端非同步故障测距方法如下:首先，通过故障前稳态运行时的电压、电流相量数据计算求得误差归算系数和两端不同步角度5;然后将误差归算系数CE和不同步角度5带入到故障后的传输线方程中，求解得到故障距离I。
4.根据权利要求1所述的基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，其特征在于所述步骤3)中双端?型行波测距方法如下:双端D型行波测距是利用故障初始行波到达线路两端的时间差来计算故障距离，计算公式为:
5.根据权利要求1所述的基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，其特征在于所述步骤4)中各权值系数的计算方法如下:方法核心思想为在使得总均方误差最小的条件下，根据各个传感器所得到的的测量值^寻找各个传感器所对应的最优加权因子瑪， 使融合后的估计值?达到最优，
均方误差最小时所对应的加权因子为
6.根据权利要求1所述的基于多传感器系统的自适应加权数据融合故障测距方法，其特征在于所述步骤5)中加权数据融合测距方法求得的故障距离的计算公式为
【文档编号】G01R31/08GK103592575SQ201310597624
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】高厚磊, 陈学伟, 邹贵彬, 刘炳旭, 刘洪正, 王振河, 冯迎春, 韩志骏, 李超, 袁森, 杨晓滨 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司检修公司