[发明专利]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

权利要求书

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，L₁为主干1的线长，v为线路的波速度。

2.根据权利要求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；

(2)在采样率1MHz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i_M,a(k)、i_M,b(k)、i_M,c(k)，相电压采样值序列u_M,a(k)、u_M,b(k)、u_M,c(k)，其中k表示采样点，k＝1，2，…；M表示量测端；

(3)根据式(1)和式(2)分别求出线模电流和线模电压的离散序列i_M,s(k)和u_M,s(k)：

i_M,s(k)＝i_M,a(k)-i_M,b(k) (1)

u_M,s(k)＝u_M,a(k)-u_M,b(k) (2)

(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；Z_c,s为线路的特征阻抗；r_s为线路单位长度电阻；u_M,s(k)为量测端的线模电压行波；i_M,s(k)为量测端的线模电流行波；u_M,x,s(x,k)为k时刻距量测端x处的电压；i_M,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：

u⁺_M,x,s＝(u_M,x,s+Z_c,si_M,x,s)/2 (5)

u^-_M,x,s＝(u_M,x,s-Z_c,si_M,x,s)/2 (6)

(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：

c⁺_{M,dif_u}(k)＝u⁺_M,x,s(k)-u⁺_M,x,s(k-1) (7)

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：

c^-_{M,dif_u}(k)＝u^-_M,x,s(k)-u^-_M,x,s(k-1) (8)

(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(7)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[k₀,k₀+L₁/(2v)]和[k₀+L₁/(2v),k₀+L₁/v]内进行积分，得到测距函数f_uI(x)和f_uII(x)的沿线行波突变：

式中，k₀表示量测端M检测到的故障初始行波到达时刻；L₁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[k₀,k₀+L₁/(2v)]和[k₀+L₁/(2v),k₀+L₁/v]两个相继时窗内，测距函数f_uI(x)和f_uII(x)的沿线分布突变点，其对应距离分别记为[x_I1,x_I2,……]和[x_II1,x_II2,……]；

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，此时若[x_I1,x_I2,……]中的突变距离x^*_I和[x_II1,x_II2,……]中的突变距离x^*_II满足：

x^*_I+x^*_II＝L₂ (13)

且当x^*_I的突变点极性为负，x^*_II的突变点极性为正时，判断故障位于主干2半线长之内；当x^*_I的突变点极性为正，x^*_II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，L₂为主干2的线长；

若[x_I1,x_I2,……]中的突变距离x^*_I和[x_II1,x_II2,……]中的突变距离x^*_II满足：

x^*_I+x^*_II＝L₆ (14)

且x^*_I和x^*_II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，此时若[x_I1,x_I2,……]中的突变距离x^*_I和[x_II1,x_II2,……]中的突变距离x^*_II满足式(13)所示约束条件，且x^*_I和x^*_II的突变点极性均为负极性，则判断故障发生在主干3；

若[x_I1,x_I2,……]中的突变距离x^*_I和[x_II1,x_II2,……]中的突变距离x^*_II满足式(14)所示约束条件，且x^*_I和x^*_II的突变点极性均为负极性，则判断故障发生在分支1。