[发明专利]一种基于故障行波沿线分布特性的线缆混合线路单端行波测距方法

摘要

本发明涉及一种基于故障行波沿线分布特性的线缆混合线路单端行波测距方法，属于电力系统继电保护技术领域。当线路发生故障时，首先，由高速采集装置获取量测端故障电流行波数据，并截取故障初始行波到达前(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长和故障初始到达后2(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长的行波数据；其次，采用DWT‑PCA‑SVM判别机制，实现故障段的判别；再次，计算两个相继时窗的测距函数f_uI(x)和f_uII(x)沿线分布的突变点，并根据测距函数沿线突变的分布规律实现线缆混合线路的故障测距。

主权项

1.一种基于故障行波沿线分布特性的线缆混合线路单端行波测距方法，其特征在于：当线路发生故障时，首先，由高速采集装置获取量测端故障电流行波数据，并截取故障初始行波到达前(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长和故障初始到达后2(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长的行波数据；其次，采用DWT‑PCA‑SVM判别机制，实现故障段的判别；再次，计算两个相继时窗的测距函数f_uI(x)和f_uII(x)沿线分布的突变点，并根据测距函数沿线突变的分布规律实现线缆混合线路的故障测距；具体步骤为：第一步、当线路发生故障时，由高速采集装置获取量测端故障电流行波数据，并截取故障初始行波到达前(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长和故障初始到达后2(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长的行波数据；第二步、采用下面所述方法判断故障段：首先，将电流行波取绝对值后选取行波到达量测端前3个点，行波到达量测端后27个点，即采用2(l₁/v_l+l₂/v_c)时窗长的数据，进行小波分解，得到a₀、d₁～d₈小波重构系数；其次，选取a，d₂～d₈尺度下重构获取的故障电流波形进行主成分分析，得到主成分PC₁～PC₅主成分对应的投影值q₁～q₅；再次，将q₁～q₅作为支持向量机的输入量，则若SVM输出0，表示架空线路故障；若SVM输出1，表示电缆故障；以上故障段判断步骤即为“DWT‑PCA‑SVM”故障判别方法；第三步、构建测距函数：首先，根据式(1)和(2)计算沿线电压分布；式中，u_M＝i_k×Z_c，i_k为相邻健全线路电流行波；其次，计算方向行波沿线路分布：根据式(1)和式(2)计算得到电压行波和电流行波以及式(3)和(4)计算正向行波和反向行波；正向行波：u⁺_x＝(u_x+Z_ci_x)/2   (3)反向行波：u^‑_x＝(u_x‑Z_ci_x)/2   (4)再次，提取正向行波和反向行波的突变：先采用式(5)和(6)差分运算得到和为正向行波的差分结果，为反向行波的差分结果，Δt为采样间隔；再计算差分结果和在一段时间的能量分比为和即：式中，为正向行波在一段时间内的能量，为反向行波在一段时间内的能量；最后，构建测距函数：分别于[t₀,t₀+l/(2v)]和[t₀+l/(2v),t₀+l/v]时窗长度内，得到测距函数f_uI(x)和f_uII(x)；若根据第二步判断出故障位于架空线路，则在第三步的式(1)和(2)中取v＝v_l，式(9)中取l＝l₁，即式(9a)和(9b)计算得到是测距函数沿架空线路全长突变分布；若根据第二步判断出故障位于电缆，则在第三步的式(1)和(2)中取v＝v_c，式(9)中取l＝l₂，即式(9a)和(9b)计算得到是测距函数沿电缆线路全长突变分布；第四步、确定故障距离：将[t₀,t₀+l/(2v)]时窗内计算得到测距函数f_uI(x)的突变点记为突变解集f_uI＝[x_I1,x_I2,……]，[t₀+l/(2v),t₀+l/v]时窗内的计算得到测距函数f_uII(x)的突变点记为突变解集f_uII＝[x_II1,x_II2,……]；根据式x*_I+x*_II＝l，并结合突变点的极性和幅值，确定故障距离。