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
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于沿线电压分布和行波信息全覆盖的福射网故障分支识别方 法，属于电力系统继电保护技术领域。
【背景技术】
[0002] 配电线路故障，尤其是单相接地故障的快速、准确定位，对保证整个电力系统的安 全稳定和经济运行十分重要。配电网一般采用福射状结构，其线路分支较多，如何准确识别 福射网的故障分支是配电线路故障定位的一大难点。S注入法是一种通过检测注入信号的 路径和特征来实现故障分支的辨识和故障点定位的加信诊断方法，但其注入信号有限，而 且受导线分布电容影响较大。随着输电线路行波测距的成功应用，已有学者对配电网的故 障行波定位展开了研究，提出通过识别来自故障点和不连续点的反射波来确定故障区段。 但由于多分支福射网中故障初始行波衰减大，分支线长度悬殊导致后续波头杂乱无章等因 素影响，故障点反射波不易从众多反射波中辨识，从而使依靠时域行波波头进行故障区段 判别和定位的方法受到一定程度的影响。因此急需提出一种可靠的不受故障行波波头有效 辨识影响的福射网故障分支识别方法。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了克服现有的福射网故障分支识别方法可靠性不高的局限性， 提供一种基于沿线电压分布和行波信息全覆盖的福射网故障分支识别方法。
[0004] 本发明的技术方案是：一种基于沿线电压分布和行波信息全覆盖的福射网故障分 支识别方法，当多分支福射状配网发生单相接地故障时，采用PCA-SVM识别多分支福射状 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0化]具体步骤是：
[0006] (1)多分支福射状配网发生单相接地故障时，应用PCA-SVM判别该福射状配网的 故障割集。
[0007] 似在采样率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iM,。似、iM,b化)、iM,。似，相电压采样值序列％。似、Um,b似、Um,。似，其中k表示采 样点，k=l，2，…；M表示量测端。
[000引 做根据式（1)和式似分别求出线模电流和线模电压的离散序列似和 Um'sGO : 阳009] iM's似=iM'aW-iM'bOO (1) 阳 010] UM,s(k) =UM,a(k)-UM,b(k) 似
[0011] (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。
[0012]
[0014] 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；Z。,， 为线路的特征阻抗；r,为线路单位长度电阻；UM,,(k)为量测端的线模电压行波；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。
[001引 妨计算沿线分布的正向行波和反向行波：根据式妨和式（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 阳 016] U+M,x,s= (UM,x,^c,siM,x,s)/2 妨 阳 017] Um.x.s= (UM.x.s-Zc.siM.x.s)/2 (6)
[0018] (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 阳 0Wc+M,dif-u(k) =u\,x,s(k)-u\,x,s&-l) (7)
[0020] 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 阳02UC 似=Uk,x,s似-Uk,x,s(k-l)做
[0022] (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 柳2引
微
[0024] 根据式（10)提取主干1沿线分布的反向电压行波突变，即 阳0 巧]
(!()) 阳0%] 式中，R取为3。
[0027] 做测距函数的构造：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比。，ke+Li/(2v)]和比。+Li/(2v)，ke+Li/v]内进行 积分，得到测距函数fui(X)和full(X)的沿线行波突变。
[0030] 式中，k。表示量测端M检测到的故障初始行波到达时刻；Li为主干1的线长。
[0031] (9)故障定位判据的构造： 阳03引根据步骤做计算得到比。，kc+Li/(2v)]和比。+Li/(2v),kc+Li/v]两个相继时窗 内，测距函数fui(X)和fuii(X)的沿线分布突变点，其对应距离分别记为[Xii，Xi2,……]和
[Xm, Xii2,......]。
[003引若步骤（1)中SVM输出为1，则判断故障发生在主干1上；
[0034] 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[X"，Xi2,……]中的突变距离和[X"i，X"2,……]中的突变距离X*ii满足
[0035] x*i+x*ii=L2 (13)
[0036] 且当^\的突变点极性为负，X"^前突变点极性为正时，判断故障位于主干2半线 长之内；当^>\的突变点极性为正，^>\1的突变点极性为负时，判断故障位于主干2半线长之 夕K式（13)中，L2为主干2的线长。
[0037] 若[X。，Xi2,……]中的突变距离和[X…，Xii2,……]中的突变距离X*II满足 阳 03 引 X*i+X*ii=L6 (14)
[0039] 且f\和x^\I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，Le 为分支1的线长。
[0040] 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,……]中的突变距离和[Xi"，X"2,……]中的突变距离X*ii满足式（蝴 所示约束条件，且^\和X>\1的突变点极性均为负极性，则判断故障发生在主干3。 阳OW 若[X"，Xi2,......]中的突变距离和[X…，X"2,......]中的突变距离X*II满足式 (14)所示约束条件，且^巧日X>\1的突变点极性均为负极性，则判断故障发生在分支1。
[0042] 本发明的有益效果是：
[0043] 本方法针对输电线路进行故障定位，其原理简单，毋需标定故障行波波波头，且不 受故障瞬时性、故障过渡电阻变化等因素的影响，测距结果准确可靠。
【附图说明】
[0044] 图1为实施例1、实施例2的多分支福射状配网结构图； W45] 图2为实施例1主干2故障下，比。，W(2v)]时窗内测距函数的突变分布结果；
[0046] 图3为实施例1主干2故障下，比。+Li/(2v)，VLi/v]时窗内测距函数的突变分布 结果；
[0047] 图4为实施例2主干3故障下，比。，W(2v)]时窗内测距函数的突变分布结果； W48] 图5为实施例2主干3故障下，比。+Li/(2v)，VLi/v]时窗内测距函数的突变分布 结果。
【具体实施方式】
[0049] W下结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0050] 当多分支福射状配网发生单相接地故障时，采用PCA-SVM识别多分支福射状配网 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