基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法及系统与流程

本发明涉及配电网，具体涉及基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法及系统。

背景技术：

1、我国3～66kv的中低压配电网在电力系统中具有量大面广特征，配电网单相接地故障选线和定位一直是困扰现场多年的问题。配电系统是电力系统的薄弱环节，用户遭受停电时间中有96％是有配电系统引起，而配电系统中线路故障占配电系统故障的大部分。经消弧线圈接地方式具有接地电流小，电弧易熄灭等优点，我国配网主要以消弧线圈接地系统为主，但是由于消弧线圈动作补偿了大部分的故障分量，使得消弧线圈接地系统的故障定位问题成为当前配网线路运维的难点。不同的接地故障其危害性不一样，因此在判断故障位置后有必要进一步对故障类型进行辨识，以及时识别高风险的接地故障，为线路运维人员采取对应的措施提供参考，将是在保证供电可靠性前提下，智能配电网的发展方向。

2、配电网要适应分布式电源接入要求，并具备故障定位、隔离及重构功能。现有配网故障定位基本原理是根据故障电流流向完成故障定位，只能确定故障的大致位置不能提供精确定位点，随着分布式电源的接入，故障定位将变得越发困难。其次，传统配电网定位手段在功能上只能实现故障区段定位，且应用于接地故障指示时效果不佳。因此，传统配电网定位手段已经不能适应未来配电网故障定位的要求，通过新原理、新算法实现配电网精确故障定位技术的需求非常迫切。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法及系统，通过分组和筛选确定初始行波波头到达时间，结合网络拓扑智能搜索，实现配电网广域故障定位。

2、一方面，本发明提供一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，包括：

3、获取配电网故障后各终端采集的行波录波数据；

4、对采集的行波录波数据进行小波变换，并根据小波变换结果确定有效波头时刻待选点；

5、对确定的有效波头时刻待选点进行分组和筛选，得到若干初始波头时刻；

6、根据若干所述初始波头时刻，结合预先构建的配电网广域初始网络拓扑，进行多维度终端数据的双端测距比对，并根据比对结果实现配电网故障定位。

7、通过波头到达时刻分组筛选排除干扰，极大的提高选择正确性。同时，现场配置简单，仅需配置相关节点间的距离和波速信息，无需配置分层分支信息，根据网络矩阵自动计算相关节点间距离，最终根据多维度终端数据的计算获得故障定位。

8、可选地，所述方法还包括：根据双端测距比对计算出的多组故障定位结果，按权重法查找最优故障定位。通过权重确定最佳故障路径实现配电网广域故障精确定位。

9、可选地，所述方法还包括：对小波变换后获得的数据点进行排序，将前三大极值点作为有效初始波头时刻待选点。

10、可选地，在确定小波变换待选点后，所述方法还包括：对时刻区间进行分组，得到实际故障区间。

11、可选地，所述方法还包括：将故障区间与有效初始波头时刻待选点进行比对筛选。

12、可选地，所述比对筛选包括：

13、只有一点比对成功，则此点为初始波头时刻；

14、多点比对成功，则其中的最大值为初始波头时刻；

15、三个极值点都不能比对成功，则此终端数据异常，视为无效。

16、可选地，所述方法还包括：确定各行波采集终端的初始波头时刻后，将各终端时刻进行排序，找到最短的时刻的终端作为基准终端，结合预先构建的配电网广域初始网络拓扑查找终端的相邻点，得到三种情况，情况1：找到多个相邻点；情况2：找到1个相邻点；情况3：未找到相邻点。

17、可选地，所述得到三种情况进一步包括：

18、在找到至少一个相邻点时，分别取与基准终端相邻的终端的波头时间、线路长度及波速做双端测距，计算距离有一个不是负值其他均为负值，即为故障位置符合期望，则认为双端测距结果有效。

19、可选地，所述得到三种情况还包括：

20、在未找到相邻点时，或，在找到至少一个相邻点后得到处理结果不符合期望值时，结合预先构建的配电网广域初始网络拓扑查找非相邻的终端，并计算基准终端与此终端的距离，同时对距离进行排序，按最近到最远顺序，进行双端测距，如果找到期望值，结束双端比对，如果没有找到期望值则一直查找，直到完成所有终端查询和双端测距。

21、可选地，找到3个有效结果则完成双端测距比对。

22、另一方面，本发明还提供一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位系统，采用所述的基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法实现，包括：

23、数据获取模块：获取配电网故障后各终端采集的行波录波数据；

24、数据变换模块：对采集的行波录波数据进行小波变换，并根据小波变换结果确定有效波头时刻待选点；

25、分组筛选模块：对确定的有效波头时刻待选点进行分组和筛选，得到若干初始波头时刻；

26、故障定位模块：根据若干所述初始波头时刻，结合预先构建的配电网广域初始网络拓扑，进行多维度终端数据的双端测距比对，并根据比对结果实现配电网故障定位。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

28、1、通过波头到达时刻分组筛选排除干扰，极大的提高选择正确性。同时，现场配置简单，仅需配置相关节点间的距离和波速信息，无需配置分层分支信息，根据网络矩阵自动计算相关节点间距离，最终根据多维度终端数据的计算获得故障定位。

29、2、通过权重确定最佳故障路径实现配电网广域故障精确定位。

技术特征：

1.一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，其特征在于，还包括：根据双端测距比对计算出的多组故障定位结果，按权重法查找最优故障定位。

3.根据权利要求1所述的一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，其特征在于，还包括：对小波变换后获得的数据点进行排序，将前三大极值点作为有效初始波头时刻待选点。

4.根据权利要求3所述的一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，其特征在于，在确定小波变换待选点后，还包括：对时刻区间进行分组，得到实际故障区间。

5.根据权利要求4所述的一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，其特征在于，还包括：将故障区间与有效初始波头时刻待选点进行比对筛选。

6.根据权利要求5所述的一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，其特征在于，所述比对筛选包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，其特征在于，还包括：确定各行波采集终端的初始波头时刻后，将各终端时刻进行排序，找到最短的时刻的终端作为基准终端，结合预先构建的配电网广域初始网络拓扑查找终端的相邻点。

8.根据权利要求7所述的一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，其特征在于，进一步包括：

9.根据权利要求7所述的一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法，其特征在于，还包括：

10.一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位系统，采用权利要求1至9任一项所述的基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法实现，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种基于网络拓扑和初始行波的配电网故障定位方法及系统，所述方法包括：获取配电网故障后各终端采集的行波录波数据；对采集的行波录波数据进行小波变换，并根据小波变换结果确定有效波头时刻待选点；对确定的有效波头时刻待选点进行分组和筛选，得到若干初始波头时刻；根据若干所述初始波头时刻，结合预先构建的配电网广域初始网络拓扑，进行多维度终端数据的双端测距比对，并根据比对结果实现配电网故障定位。本发明通过分组和筛选确定初始行波波头到达时间，结合网络拓扑智能搜索，实现配电网广域故障定位。

技术研发人员：何炜,李学荣,薛恺,张海锋,潘翻翻,刘雨,柴有军,高小凯,王生宏
受保护的技术使用者：国网青海省电力公司果洛供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29