[发明专利]一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法

权利要求书

1.一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法，其特征在于：包括如下步骤:

S1：数据获取：采集输电线路发生故障时的两端电压数据；

S2：数据预处理：将两端电压数据分别进行处理，根据处理后的数据判断线路是否处于故障状态；

S3：采用双端法求取故障位置特征函数值：根据故障线路参数的数学关系构建目标特征函数，求解目标特征函数的最优解以确定故障位置；

S4：全网覆盖求取：遍历电气网络中每一条线路，重复步骤S1-S3，筛选出所有故障线路，计算目标函数最优解，对应自变量值即为故障位置；

所述步骤S3中，采用双端法求取故障位置特征函数值，包括如下步骤：

(1)将故障点看作是新节点F，利用对称分量与线性叠加的原理，以线路的正序参数为主要计算参数，则该三节点线路的导纳矩阵Y_f可表示为：

其中，Y_PQ＝Y_QP＝0；其中，z_PF、y_PF、z_FQ和y_FQ均是与m有关的线路参数；Z_P和Z_Q为两端三相电源的正序阻抗；

(2)由电压、导纳与电流之间的关系，可推知每个节点与该节点正序电压相量变化量与正序电流相量变化量之间的关系为由目前的系统节点数为3可得其中，每个节点可采集到的是A相、B相、C相三相的电压相量值，以P节点为例，为P节点三相电压变化量经相模转化矩阵转化得到的P节点的正序电压变化量：式中，分别表示故障前后节点的零序、正序、负序电压相量变化量，分别为故障前后节点的A相、B相、C相电压相量的变化量；转化矩阵T可表示为

(3)由阻抗与导纳的倒数关系，可由得到根据系统节点为3可推得则因此约去故障电流，即可得到两个节点正序电压变化量的与阻抗矩阵分量的比值等式关系为那么将等式两边相减取绝对值构造与故障位置距线路一端节点距离比m有关的函数

(4)将f(m)经粒子群优化算法处理即可的到所需的m的值，实现双端、单回线输电线路的故障定位，

所述步骤(4)的式中，k表示当前迭代次数；与分别表示，在d维搜索空间中，第k代粒子个体极值与粒子i当前位置的差值和全局极值与该粒子当前位置的差值；c₁r₁与c₂r₂为非负常数；与分别为第k代粒子i的速度和位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法，其特征在于：所述步骤S1中，获得线路正常运行数据及基于不同对地过渡电阻单相接地故障、两相接地故障、三相接地故障、两相相间短路故障，采集线路两端节点的电压数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法，其特征在于：所述步骤S2中的处理方法包括：

将所得数据输入S变换，分离出故障波段与正常波段，并计算出其电压幅值与相位，将所得到正常运行时节点的电压相量和发生故障时的电压相量改写成指数形式并作差，经相模转换后作为初始数据源，并通过波形趋势判断线路是否处于故障状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法，其特征在于：所述步骤(4)中的处理过程为：首先需根据速度和位置更新公式设置参数，然后对第一代粒子的速度和位置进行随机赋值后即可正常迭代，迭代的终止条件为符合适应度值或者迭代次数达到上限。

5.根据权利要求1所述的一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法，其特征在于：所述步骤S4中，遍历电气网络中每一条线路，将每条线路两端的数据均经S变换判断是否处于故障状态，筛选出所有故障线路，计算目标函数最优解，对应自变量值即为故障位置。