[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

说明书

本发明公开一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法，包括：1、数据获取：采集了输电线路发生故障时的两端电压数据；2、数据预处理：数据经S变换预处理后，分离出故障波段、正常波段及其电压幅值相位，将两组数据之差经相模转换后作为数据源；3、双端法构建目标函数：基于线路参数的数学关系，构建自变量为故障位置与线路总长度之比的特征函数，通过粒子群优化算法的全局搜索能力求解出定位目标函数的最优解以确定故障位置；4、全网覆盖求取：遍历网络中所有线路，逐一计算线路函数最优解后，加以对比以确定故障位置，本发明能够实现高精度故障定位，提升了线路运检效率，缩短了电力恢复时间，应用价值和前景巨大。

技术领域

本发明涉及高压输电线路故障定位领域，具体涉及一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法。

背景技术：

目前，我国在能源发展上处于较为艰难的转型期，能源生产和需求不仅存在地域差异，还存在各电力配套设施建设不均衡、不协调的问题，加之分布式能源的概念与储能新技术等的提出与实现，这就对电力传输提出了更高的要求。输电线路作为电力传输网络中的主要部件，如若在出现故障时不能及时排查并恢复供电，将会带来一系列严重的社会、经济问题。然而，首先长线路人工巡线困难且效率较低，其次发生故障时可能出现的控保系统的误动作、甚至继保装置动作太快令线路被故障毁坏痕迹较难被察觉等因素，使得研究基于高压输电线路的故障定位技术成为我国电力发展的必然选择。

故障定位算法作为目前的研究热点，吸引了众多国内外学者参与相关研究。算法按所需故障线路始末电气量的不同，可分为单端量法和双端量法，其基本思想为在工频条件下，利用线路单端或双端的端电压和线路电流数据，开展基于阻抗的故障定位算法研究。单端量法虽然需要参与计算的电气量较少、原理简单、成本较低，但其精度受故障位置过渡电阻、线路参数分布及系统运行方式等的影响较大，因此有专家致力于寻找弥补单端法在这方面缺陷的方法如，解方程法、单端负序分量法、零序电流相位修正法、故障电流相位修正法和主动行波法等，但是效果均较为受限。双端量法的精度依赖于线路双端数据的实时性与采样时间同步性，由于近年来通信技术和全球定位系统(Global Positing System，GPS)技术的飞速发展，相量测量装置(Phasor Measurement Units，PMU)的研发与投入使用极大地推进了双端量法的发展，因此理论层面上所提出的方法有相位修正法、仿真匹配法、遍历搜索法等，但以上方法目前存在的问题有：故障时多变的电网拓扑结构对其计算中所需监测量的值会产生影响，过大的计算量在大电网中实用性较低；同时，如今使用的PMU设备中，针对基本电气量的提取方法多为离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)，它运行在线性和平稳性较好的系统模型中时，得出的结果精度高且稳定性佳，但在结构庞大而复杂的电力系统受到较大扰动或者发生故障时，它时间响应为非平稳过程，该过程将引起同在故障区域内的PMU所接收到的信号表现出非线性与不平稳，则此时的DFT可能会表现出频谱泄露、谱间干扰等问题，分辨率降低，且如果采样信号中包含按指数规律衰减的成分，也易使得基波分量计算出现较大的误差。

针对以上问题，一种充分利用高压电网现有的测量设备数据和通信系统、故障位置预测准确、测距效率高、计算量较小的故障定位方法是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法，以解决现有技术中高压输电线路故障定位方面研究的不足，本发明所阐述的定位方法能够实现线路发生故障时的高精度测距，提升了线路运检效率，缩短了电力恢复时间，应用价值和前景巨大。

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，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：数据经S变换预处理后，分离出故障波段、正常波段及其电压幅值相位，将两组数据之差经相模转换后作为数据源，并判断线路是否处于故障状态；