[发明专利]基于指数归一化欧式距离的小电流接地故障区段定位方法

说明书

一种基于指数归一化欧式距离的小电流接地故障区段定位方法，属于电力电缆‑架空线技术领域。本发明的目的是通过指数归一化欧式距离表征配电线路暂态零模电流的相似度，具有高阶的差异信息和单调性，进而准确识别故障区段的基于指数归一化欧式距离的小电流接地故障区段定位方法。本发明的步骤是：各馈线终端同步实时监测馈线上零模电流，当零模电流突变量满足暂态录波启动条件，进行零模电流录波和上传数据；主站接收到多个馈线终端上传的暂态零模电流数据，确定故障馈线；计算故障馈线上各区段两端暂态零模电流序列的指数归一化欧式距离。本发明能够适用于电缆‑架空线混合线路的准确故障区段定位。此外，该方法还具有耐同步误差特性。

技术领域

本发明属于电力电缆-架空线技术领域。

背景技术

随着智能配电网建设，基于物联网技术的配电网在线式故障定位系统得到推广应用。主站故障定位系统依靠具有暂态录波功能的馈线终端(Feeder Terminal Unit，FTU)，获得各节点的暂态零模电流，用于构建小电流接地故障特征，实现区段故障定位。

相目前，配电线路故障区段定位原理通常是利用故障上游和故障下游的暂态零模电流特性差异大的特点来区分故障区段和非故障区段。基于这一思想的方法有相关系数法、小波奇异熵、暂态重心频率法、动态时间规整法、信号互距离度法等。相关系数法仅仅反映了波形的相似性，无法体现幅值差异，易受不同步影响，在暂态零模电流幅值和频率差异较小，极性相反而引起误判。小波奇异熵、暂态重心频率法需要对故障信号进行预处理，复杂程度相对较高，并且频段选取受故障点位置的影响。由于配电网结构日趋复杂，分支增多，大量电缆-架空线路混合在一起，以及消弧线圈等影响，单相接地暂态零模电流形状复杂多变。动态时间规整法、互距离度法从信号距离角度分析信号的相似度，综合反映了信号每一频率分量的幅值与相位关系，计算量适中，具有更好的适应性。其中，动态时间规整法源自语音识别，耐同步误差能力强；互距离度法则利用曼哈顿距离或欧式距离来反映信号差异。系统的零模电流从几安到几十安变化，为避免不同信号本身幅值对差异程度的影响，动态时间规整法和互距离度法中都将所计算两个信号距离除以两个信号的绝对值之和进行归一化。由于它们仅反映低阶的信息，在电缆-架空线混合线路中发生单相接地故障，有可能出现故障区段的零模电流相似度高于非故障区段而导致误判。

发明内容

本发明的目的是通过指数归一化欧式距离表征配电线路暂态零模电流的相似度，具有高阶的差异信息和单调性，进而准确识别故障区段的基于指数归一化欧式距离的小电流接地故障区段定位方法。

本发明的步骤是：

S1、各馈线终端同步实时监测馈线上零模电流，当零模电流突变量满足暂态录波启动条件，进行零模电流录波和上传数据；

暂态零模电流录波启动条件为连续两次满足零模电流突变量满足如下条件：

Δi₀(k)＝|i₀(k)-2i₀(k-N₁)+i₀(k-2N₁)|＞Δi_0set (1)

其中，Δi₀(k)为零模电流突变量；i₀(k)为零序电流当前采样值；N₁为工频周期采样点数；Δi_0set为零模电流突变量设定阈值，由正常运行时的最大零序不平衡电流乘以2～3倍求得；

S2、主站接收到多个馈线终端上传的暂态零模电流数据，确定故障馈线；

确定故障馈线的方法为：

由于故障线路的暂态零模电流远大于非故障线路，且不受消弧线圈影响，所以找出暂态零模电流幅值最大的馈线终端所在馈线，将其判定为故障馈线；

S3、计算故障馈线上各区段两端暂态零模电流序列的指数归一化欧式距离d_xy，其中距离最大值Max{d_xy}对应的区段判定为故障区段；