[发明专利]一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法

摘要

本发明公开了一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法，其特征是，首先，利用实际的电压模量行波到达时间差向量来确定故障区域。然后，基于虚拟故障点方法，利用故障区域内任意两条母线处电压模量行波的理论到达时间差比值与修正后的实际到达时间差比值之间的差值，识别故障线路。最后，求解所构造的目标函数，利用等区间搜索算法得到精确的故障位置。本发明所达到的有益效果：本发明无需各测量点精确同步，不受故障电阻与故障初相角的影响，适用于一般故障和近母线端故障，具有较高的精度、可靠性和工程实践意义。

主权项

1.一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1)在输电网中检测到故障后，分别提取各个测量点的原始电压行波信号，对其进行相模变换，得到线模电压行波信号和零模电压行波信号；步骤2)获取各测量点线模、零模电压行波首波头到达时刻，利用下式计算母线n处的电压模量行波到达时间差：△t_{n_actual}＝t_{z_n_actual}‑t_{a_n_actual}，其中，t_{a_n_actual}和t_{z_n_actual}分别代表在母线n上获取的线模、零模电压行波的实际到达时刻；步骤3)根据步骤2)的计算结果，构建实际的电压模量行波到达时间差向量：T_{△_actual}＝[△t_{1_actual}，△t_{2_actual}，…，△t_{N_actual}]，其中，T_{△_actual}是实际的到达时间差向量，N是安装的测量设备的总数；步骤4)寻找电压模量行波到达时间差向量中最小值所对应的母线，并利用以下判据确定故障区域：(a)如果最小值的个数为1，则故障区域包含了与母线N_f连接的所有线路；(b)如果最小值的个数为2，则认为实际故障位置位于两个相等最小元素值所对应的母线间的线路中点处，其中，N_f是T_{△_actual}中最小值所对应的母线编号；步骤5)利用虚拟故障点法，在故障区域的每一条线路中，从N_i端开始按照固定步长△x设置虚拟故障点，并假设在所设置虚拟故障点F_f处依次发生故障；故障区域内任意母线N_i和N_j处测量到的电压模量行波到达时间差的理论值依次为和其中，是虚拟故障点F_f和母线N_i之间的距离；步骤6)定义为与的比值，如下式所示：步骤7)考虑测量误差，对实际测量得到的电压模量行波到达时间差的比值进行修正，共有9种情况，从而构造向量其中，t_Err表示测量误差，表示其中任一元素；步骤8)根据步骤6)‑7)的结果，对于中的每一个元素k＝1,2,...,9，求出理论和修正后实际比值之间的差值的绝对值为其中进而构造向量最后基于虚拟故障点法，构造分块矩阵其中，M为母线N_i和母线N_f之间所设置虚拟故障点的总数；步骤9)将步骤8)中的结果代入下面的判据，以识别故障线路：其中向量步骤10)根据步骤9)中得到的故障线路，设为判断在N_f处测量到的电压模量到达时间差的可靠性，决定是否将该处的信息用于进一步的故障精确定位；步骤11)在识别出故障线路后，通过查找故障线路所对应的各向量中的最小值，可以获得由多个疑似故障位置组成的集合；其中，步骤12)在构建用于精确故障定位的目标函数之前，先剔除明显错误的疑似故障位置，之后构造如下所示的目标函数，求解得到实际的故障位置：其中，f(·)是用于计算精确故障位置的目标函数，x_F是待求的实际故障位置，L_F是故障线路的总长度。