一种基于驻波的配电线路接地故障测距方法

摘要

本发明涉及电力系统故障测距技术领域，公开了一种基于驻波的配电线路接地故障测距方法，包括获取故障配电线路，设置第一测量点和第二测量点；在信号源端向故障配电线路中注入测量信号，在第一测量点处获取第一测量电压信号，在第二测量点获取第二测量电压信号；根据第一测量电压信号和第二测量电压信号计算电压振幅比，根据电压振幅比计算第一测量点与故障点之间的距离。本发明通过单端注入测量信号的方法，利用驻波对故障进行准确定位，通过在测量点采集配电线上形成的驻波或行驻波，并对其特征量进行提取处理。通过计算电压振幅比求出故障距离，本发明测距抗干扰能力强。

权利要求

1.一种基于驻波的配电线路接地故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)获取故障配电线路，将故障配电线路的故障点记为K，设置第一测量点A1和第二测量点A2，所述第二测量点A2位于所述第一测量点A1和所述故障点之间，所述第一测量点A1与所述第二测量点A2之间的距离为B；

S2)将所述第一测量点A1作为信号源端，将所述第一测量点A1与所述故障点之间的距离记为x，在所述信号源端向所述故障配电线路中注入测量信号，在所述第一测量点A1处获取第一测量电压信号UA1(x)，在所述第二测量点A2获取第二测量电压信号UA2(x‑B)；所述第一测量电压信号 所述第二测量电压信号表示故障点的入射波电压，β表示相移常数， ω表示测量信号的频率，L0表示故障配电线路单位长度电感，C0表示故障配电线路单位长度电容；

S3)根据所述第一测量电压信号UA1(x)和所述第二测量电压信号UA2(x‑B)计算电压振幅比，所述电压振幅比 根据所述电压振幅比计算所述第一测量点A1与所述故障点之间的距离x，根据所述第一测量点A1与所述故障点之间的距离x获得故障配电线路的故障点K的位置。

2.根据权利要求1所述的基于驻波的配电线路接地故障测距方法，其特征在于，在步骤S2)中，所述第一测量电压信号 所述第二测量电压信号

表示故障点的入射波电压，β表示相移常数， ω表示测量信号的频率，L0表示故障配电线路单位长度电感，C0表示故障配电线路单位长度电容,α表示传播常数,R0表示故障配电线路单位长度电阻，G0表示故障配电线路单位长度电导。

3.根据权利要求2所述的基于驻波的配电线路接地故障测距方法，其特征在于，在步骤S3)中，根据所述第一测量电压信号UA1(x)和所述第二测量电压信号UA2(x‑B)计算电压振幅比，所述电压振幅比

4.根据权利要求1所述的基于驻波的配电线路接地故障测距方法，其特征在于，在步骤S2)中，在所述信号源端向所述故障配电线路中注入测量信号，所述测量信号的四分之一波长大于故障配电线路的总长度。

说明书

一种基于驻波的配电线路接地故障测距方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统故障测距技术领域，具体地涉及一种基于驻波的配电线路接地故障测距方法。

背景技术

[0002] 现有技术中，配电网作为电力系统的末端，起着将电能输送给终端用户的功能。配电网的电网拓扑结构复杂,负荷分布复杂。在配电网故障类型中，单相接地故障发生约占所有故障的80％以上，在故障发生时，如何准确定位故障位置，以便快速排除故障，对提高供电可靠性安全是非常必要的。针对目前配电网的故障问题，国内外研究人员和学者提出了许多定位方法，如基于零序电流有功分量的配电网故障定位方法，该方法的缺点是系统中的有功分量表现微弱，易造成误判。以行波原理为理论依据，提出了各种方法与行波相结合的选线定位方法，是目前最常见的方法，但行波法存在行波波头确定困难的问题，并且行波法需要反射波头出现的时刻明显，才能准确定位，而不明显时，显著影响定位精度。基于暂态信号比较法的测距方法，该类方法的缺点是暂态信号持续时间较短，要求设备能够快速、准确地提取故障暂态信息。采用神经网络和其他算法相结合的人工智能方法，该类方法虽然可以利用先进的智能算法解决配电网故障定位问题，但是该类方法需要事先采集大量的样本对神经网络进行训练并且对样本数据的要求较高。

[0003] 目前新型小区通过地埋线缆配送电，地埋线缆发生故障后，系统将切换到备用线路保持用户的正常的电能供给。此时，需要通过故障定位方法准确获取故障位置，在故障点附近挖出线缆排除故障，如果不能较准确定位，挖出电缆的工程量就会很大。另一方面，在架空线配电系统发生故障后，会通过环网柜在备用侧线路继续供电，也要通过故障定位对故障线路进行离线处理确定故障位置。因此，亟需一种能够准确获取配电线路接地故障位置的方法。

发明内容

[0004] 本发明提供一种基于驻波的配电线路接地故障测距方法，从而解决现有技术的上述问题。

[0005] 本发明提供了一种基于驻波的配电线路接地故障测距方法，包括以下步骤：

[0006] S1)获取故障配电线路，将故障配电线路的故障点记为K，设置第一测量点A1和第二测量点A2，第二测量点A2位于第一测量点A1和故障点之间，第一测量点A1与第二测量点A2之间的距离为B；

[0007] S2)将第一测量点A1作为信号源端，将第一测量点A1与故障点之间的距离记为x，在信号源端向故障配电线路中注入测量信号，在第一测量点A1处获取第一测量电压信号UA1(x)，在第二测量点A2获取第二测量电压信号UA2(x‑B)；

[0008] S3)根据第一测量电压信号UA1(x)和第二测量电压信号UA2(x‑B)计算电压振幅比，根据电压振幅比计算第一测量点A1与故障点之间的距离x，根据第一测量点A1与故障点之间的距离x获得故障配电线路的故障点K的位置。

[0009] 进一步的，在步骤S2)中，第一测量电压信号 第二测量电压信号 表示故障点的入射波电压，β表示相移常数，
ω表示测量信号的频率，L0表示故障配电线路单位长度电感，C0表示故障配电线路单位长度电容。

[0010] 进一步的，在步骤S3)中，根据第一测量电压信号UA1(x)和第二测量电压信号UA2(x‑B)计算电压振幅比，电压振幅比

[0011] 进一步的，在步骤S2)中，第一测量电压信号第二测量电压信号
表示故障点的入
射波电压，β表示相移常数， ω表示测量信号的频率，L0表示故障配电线路单位长 度电 感 ，C0 表示故障 配电 线路单 位长 度电 容 ,α表 示传播 常数 ,R0表示故障配电线路单位长度电
阻，G0表示故障配电线路单位长度电导。

[0012] 进一步的，在步骤S3)中，根据第一测量电压信号UA1(x)和第二测量电压信号UA2(x+B)计算电压振幅比，电压振幅比

[0013] 进一步的，在步骤S2)中，在信号源端向故障配电线路中注入测量信号，所述测量信号的四分之一波长大于故障配电线路的总长度。

[0014] 本发明的有益效果是：本发明通过单端注入测量信号的方法，分析配电线上形成的稳定驻波或行驻波，利用驻波对故障进行准确定位，本发明通过在测量点采集配电线上形成的驻波或行驻波，并对其特征量进行提取处理。根据故障距离不同建立数学模型，即通过计算电压振幅比求出故障距离，本发明不需要计算时间差，抗干扰能力强。

附图说明

[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0016] 图1为本实施例一提供的基于驻波的配电线路接地故障测距方法流程示意图。

[0017] 图2为本实施例一提供的故障配电线路测量示意图。

具体实施方式

[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他单元。

[0019] 实施例一，一种基于驻波的配电线路接地故障测距方法，如图1所示，包括以下步骤：

[0020] S1)获取故障配电线路，如图2所示，将故障配电线路的故障点记为K，设置第一测量点A1和第二测量点A2，第一测量点A1与第二测量点A2之间的距离为B；

[0021] S2)将第一测量点A1作为信号源端，将第一测量点A1与故障点之间的距离记为x，在信号源端向故障配电线路中注入测量信号，在第一测量点A1处获取第一测量电压信号UA1(x)，在第二测量点A2获取第二测量电压信号UA2(x‑B)；在步骤S2)中，在信号源端向故障配电线路中注入测量信号，测量信号的四分之一波长大于故障配电线路的总长度。当设定测量信号的四分之一波长大于故障配电线路的总长度，在故障配电线路上能够形成驻波，驻波的波长也不超过四分之一波长。

[0022] 在步骤S2)中，第一测量电压信号 第二测量电压信号表示故障点的入射波电压，β表示相移常数，
ω表示测量信号的频率，测量信号的频率是已知的,也可以根据实际情况进行选择。L0表示故障配电线路单位长度电感，C0表示故障配电线路单位长度电容。

[0023] S3)根据第一测量电压信号UA1(x)和第二测量电压信号UA2(x‑B)计算电压振幅比，根据电压振幅比计算第一测量点A1与故障点之间的距离x，根据第一测量点A1与故障点之间的距离x获得故障配电线路的故障点K的位置。

[0024] 在步骤S3)中，根据第一测量电压信号UA1(x)和第二测量电压信号UA2(x‑B)计算电压振幅比，电压振幅比

[0025] 本实施例一中,将有损传输线上的电压按理想驻波近似处理,当故障发生时，在配电线路上形成驻波，在第一测量点A1处和第二测量点A2处可分别测量出驻波电压幅度值。当设定测量信号的四分之一波长刚好大于配电线路的总长度时，会在线路上形成的驻波，也不超过四分之一波长。此时，距离故障点K处的第一测量点A1处的电压幅度值为UA1(x)，第二测量点A2处的电压幅度值为UA2(x‑B)。

[0026] 实施例二，一种基于驻波的配电线路接地故障测距方法，包括以下步骤：

[0027] S1)获取故障配电线路，将故障配电线路的故障点记为K，设置第一测量点A1和第二测量点A2，第一测量点A1与第二测量点A2之间的距离为B；

[0028] S2)将第一测量点A1作为信号源端，将第一测量点A1与故障点之间的距离记为x，在信号源端向故障配电线路中注入测量信号，在第一测量点A1处获取第一测量电压信号UA1(x)，在第二测量点A2获取第二测量电压信号UA2(x‑B)；在步骤S2)中，在信号源端向故障配电线路中注入测量信号，测量信号的四分之一波长大于故障配电线路的总长度。当设定测量信号的四分之一波长大于故障配电线路的总长度，在故障配电线路上能够形成驻波，驻波的波长也不超过四分之一波长。

[0029] 在步骤S2)中，第一测量电压信号第二测量电压信号
表示故障点的入
射波电压，β表示相移常数， ω表示测量信号的频率，L0表示故障配电线路单位长 度电 感 ，C0 表示故障 配电 线路单 位长 度电 容 ,α表 示传播 常数 ,R0表示故障配电线路单位长度电
阻，G0表示故障配电线路单位长度电导。本实施例二中考虑了实际线路是有损线路的情况。

[0030] S3)根据第一测量电压信号UA1(x)和第二测量电压信号UA2(x‑B)计算电压振幅比，根据电压振幅比计算第一测量点A1与故障点之间的距离x，根据第一测量点A1与故障点之间的距离x获得故障配电线路的故障点K的位置。

[0031] 在步骤S3)中，根据第一测量电压信号UA1(x)和第二测量电压信号UA2(x‑B)计算电压振幅比，电压振幅比

[0032] 通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

[0033] 本发明提出的基于驻波原理的单端注入法，分析配电线上形成的稳定驻波或行驻波，利用驻波对故障进行准确定位。该方法通过在测量点采集配电线上形成的驻波或行驻波，并对其特征量进行提取处理。根据故障距离不同，特征量呈现的规律，建立数学模型，求出故障距离。该方法不需要计算时间差，抗干扰能力强。通过仿真和实验证明了该方法的有效性。

[0034] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。