[发明专利]架空线配电网单相接地故障的测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及架空线配电网故障定位技术领域，特别涉及一种架空线配电网单相接地故障的测距方法。

背景技术

我国架空线配电网普遍采用小电流接地方式运行，结构多为闭环设计、开环运行的树形辐射状。由于架空线配电网的运行环境复杂，单相接地故障几率高，影响架空线配电网的安全可靠运行。发生单相接地故障后，传统的处理方法是通过人工巡线查找故障点，此方法费时费力。研究准确有效的单相接地故障的测距方法，对于提高架空线配电网的供电可靠性、减少停电损失具有重要的意义。

现有单相接地故障的测距方法主要有阻抗法、行波法以及注入法。注入法是国内外研究最多的一种测距方法，其通过在发生单相接地故障后向系统注入信号进行测距。根据注入信号的不同，注入法又细分为多种，例如A型行波注入法、B型行波注入法以及C型行波注入法等。C型行波注入法是在发生单相接地故障后由信号发生装置向系统注入高压高频信号或者直流脉冲信号，根据注入信号从信号发生装置至故障点的往返时间以及注入信号的速度进行测距。C型行波注入法具有信号强度相对较高和可重复性等优点，可行性较好。

C型行波注入法又分为单相注入和三相注入。对于单相注入，由于架空线配电网带有分支，分支点、分支终端以及故障点等反射波叠加，单相注入难以甑别故障点反射波；而对于三相注入，由于单相接地故障为非对称故障，相模变换矩阵只能将线路部分解耦，而不能同时将故障点解耦，即各个模量行波在线路上是独立的而在故障点存在耦合，三相注入时，当某个模量行波到达故障点时，不仅会发生反射，而且会透射到其他模量中去，采用三相注入依据时间与速度相乘获得的故障点距离误差较大。

发明内容

本发明所要解决的是采用三相注入依据时间与速度相乘获得的故障点距离误差大的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种架空线配电网单相接地故障的测距方法，包括：采用离线方式在母线端向架空线配电网注入三相对称高压脉冲，并从零时刻开始在预设时窗内对零模电压进行采样以获得零模电压波形；对所述零模电压波形进行能量归一化处理以获得能量归一化波形；从所述能量归一化波形中提取故障点反射波的到达时间、波前时间、波前陡度和波前能量；将所述到达时间、所述波前时间、所述波前陡度以及所述波前能量作为神经网络的输入变量、将故障距离作为神经网络的输出建立测距模型。

采用离线方式从母线端向架空线配电网注入三相对称高压脉冲：当输电线正常工作时，三相平衡，在母线端采集不到零模信号；而当输电线发生单相接地故障时，作为非平衡故障，注入的高压脉冲传输到故障点，模量与模量之间相互透射，母线端才能检测到零模反射波，检测到的首个零模脉冲波即为故障点反射波，可有效地甄别与故障相关的信号波而不受线路分支点和分支终端的反射波影响，减小获得的故障点距离的误差。

其次，通过能量归一化处理可很好地消除过渡电阻、故障相注入信号强度以及折反射衰减次数不同对零模电压幅度的影响，使处理后的信号只与故障距离有关，进一步减小了获得的故障点距离的误差。从能量归一化波形中提取的故障点反射波的到达时间、波前时间、波前陡度和波前能量与故障距离之间呈非线性关系，利用神经网络的输入与输出之间的高度非线性映射关系，获得的单相接地故障的故障距离误差小。

可选的，所述三相对称高压脉冲满足关系u_a+u_b+u_c＝0，其中，u_a为注入A相输电线的高压脉冲，u_b为注入B相输电线的高压脉冲，u_c为注入C相输电线的高压脉冲。

可选的，所述零时刻为注入所述三相对称高压脉冲的起始时刻。

可选的，所述预设时窗的宽度与输电线的长度相关。

可选的，所述能量归一化处理根据进行，其中，y_i为所述能量归一化波形在采样时刻i对应的电压幅度，x_i为所述零模电压波形在采样时刻i对应的电压幅度，H为所述零模电压波形在每个采样时刻的电压幅度的平方之和，i为所述预设时窗内的任一采样时刻。

可选的，所述到达时间为到达时刻减去所述零时刻，所述到达时刻为所述能量归一化波形的电压幅度的绝对值首次大于预设阈值时对应的采样时刻。

可选的，所述波前时间为极值时刻减去所述到达时刻，所述极值时刻为所述能量归一化波形的电压幅度在所述到达时刻后第一次达到极值时对应的采样时刻。