本發(fā)明涉及配電網(wǎng)故障定位技術(shù)，具體是混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法。
背景技術(shù)：
：?jiǎn)蜗嘟拥毓收鲜桥潆娋W(wǎng)中發(fā)生幾率最高的一種故障，為提高供電可靠性，我國(guó)的6～35kV中壓配電網(wǎng)一般采用小電流接地運(yùn)行方式，該運(yùn)行方式包括中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)高阻(零序綜合電抗與正序綜合電抗之比大于等于4)接地系統(tǒng)。由于配電網(wǎng)采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，發(fā)生單相接地故障后線電壓仍然保持對(duì)稱，故障對(duì)三相用電設(shè)備的運(yùn)行無(wú)影響，系統(tǒng)可按規(guī)程規(guī)定繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)左右，在此期間值班人員應(yīng)及時(shí)尋找接地故障點(diǎn)并排除故障。為了快速尋找接地故障點(diǎn)，目前人們常常采用配電網(wǎng)行波定位法來定位故障點(diǎn)至母線端的距離。然而，配電網(wǎng)行波定位法并非在所有的線路上均適用，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的架空線、電纜混聯(lián)線路，其架空線和電纜的行波參數(shù)不同，故障行波在兩種線路上的幅值衰減、波速度變化特性和頻散程度存在差異，架空線、電纜轉(zhuǎn)換處的波阻抗不連續(xù)點(diǎn)增加了行波在線路中的折反射復(fù)雜程度，反射波頭不易辨識(shí)，行波在混聯(lián)線路中的頻散現(xiàn)象所引起的波形畸變會(huì)對(duì)波頭到達(dá)時(shí)刻產(chǎn)生干擾，若采用配電網(wǎng)行波定位法定位架空線、電纜混聯(lián)線路的單相接地故障，會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。如何定位架空線、電纜混聯(lián)線路的單相接地故障，這成為目前人們普遍關(guān)注的問題，然而，現(xiàn)今沒有解決相應(yīng)技術(shù)問題的文獻(xiàn)資料，也未見任何相關(guān)的報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法，其用于配電網(wǎng)架空線、電纜混聯(lián)線路單相接地故障檢測(cè)時(shí)便于快速、精確的定位故障區(qū)段。本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法，包括以下步驟：步驟一、在變電站母線端檢測(cè)故障點(diǎn)產(chǎn)生的三相行波；步驟二、對(duì)步驟一獲取的三相行波進(jìn)行相模變換得到零模和線模電壓；步驟三、對(duì)步驟二中得到的母線端零模和線模行波進(jìn)行小波去噪和兩層以上的小波包頻帶分解和重構(gòu)，并將母線端至每個(gè)線路末端均作為一條路徑，建立所有路徑上的模量時(shí)間差與故障距離之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；步驟四、利用步驟三得到的模量時(shí)間差與故障距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系并根據(jù)各路徑上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲取故障點(diǎn)與母線端之間的距離；步驟五、利用步驟四中得到的故障距離判定故障區(qū)段。本發(fā)明對(duì)母線端零模和線模行波進(jìn)行小波去噪和兩層以上的小波包頻帶分解和重構(gòu)，能得到頻散程度較低的頻帶信號(hào)。本發(fā)明通過小波變換對(duì)小波包重構(gòu)的行波模量進(jìn)行初始波頭標(biāo)定，從而確定零模分量和線模分量到達(dá)母線端的時(shí)刻。進(jìn)一步的，所述步驟二中對(duì)母線端檢測(cè)的三相行波進(jìn)行相模變換的公式如下：u0=13(Ua+Ub+Uc)]]>u1=13(Ua-Ub)]]>其中，u0為零模電壓，u1為線模電壓，Ua、Ub及Uc為母線端采集到的三相電壓。進(jìn)一步的，所述步驟三中的小波去噪采用變閥值函數(shù)，閥值函數(shù)為：w^j,k=0,|wj,k|<λkwj,k,|wj,k|≥λk]]>式中，為用于重構(gòu)信號(hào)的小波系數(shù)，wj,k為小波分解第k層的第j個(gè)系數(shù)，為小波分解第k層的閥值，為通用閥值，σ＝median(|wj,1|)/0.6745為噪聲標(biāo)準(zhǔn)方差，N為信號(hào)點(diǎn)數(shù)。本發(fā)明的小波去噪采用變閥值函數(shù)，具有良好的去噪性能。進(jìn)一步的，所述步驟四獲取故障點(diǎn)與母線端之間距離的公式如下：s=v1v0v1-v0Δt]]>其中，v0為零模檢測(cè)波速度，v1為線模檢測(cè)波速度，△t為模量時(shí)間差，s為故障點(diǎn)與母線端之間的距離。進(jìn)一步的，所述步驟五中判定故障區(qū)段具體包括以下步驟：判斷是否存在兩條以上路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合的故障距離一致，若是則故障點(diǎn)位于其公共部分，若否，則各路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障距離均不同，采用各故障距離除以相應(yīng)的線模波速度，得到線模行波在母線端和故障點(diǎn)之間往返所需的時(shí)間，通過驗(yàn)證線模行波在這些時(shí)刻是否存在故障點(diǎn)反射波頭來判斷故障距離的真?zhèn)危罱K確定故障區(qū)段。本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合行波模量時(shí)間差與故障距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到故障距離，通過驗(yàn)證各擬合故障距離所對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)線模反射波頭是否存在來判定故障區(qū)段。本發(fā)明通過小波包變換并逐層分析的方法得到較為準(zhǔn)確波頭標(biāo)定時(shí)刻以及模量時(shí)間差與故障距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系，有利于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的擬合，并能降低混聯(lián)線路中行波頻散對(duì)波頭標(biāo)定的影響。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明為基于行波模量速度差和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法，原理簡(jiǎn)單，在具體實(shí)施時(shí)只需單端電氣量，無(wú)需時(shí)間同步和額外設(shè)備，且本發(fā)明應(yīng)用時(shí)能避免在混聯(lián)線路中進(jìn)行復(fù)雜的模量波速度迭代、計(jì)算等復(fù)雜問題，易于實(shí)現(xiàn)，便于實(shí)現(xiàn)快速定位。(2)本發(fā)明利用小波變換標(biāo)定零模電壓和線模電壓的波頭到達(dá)時(shí)刻，能提升本發(fā)明應(yīng)用時(shí)測(cè)距的精確度。(3)本發(fā)明利用小波包變換將行波模量分解到若干個(gè)互不重疊的窄頻帶上并選取適當(dāng)層數(shù)上的低頻率頻帶進(jìn)行重構(gòu)，降低了混聯(lián)線路中行波頻散對(duì)波頭標(biāo)定的影響，波頭標(biāo)定更為準(zhǔn)確，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合效果更理想，能提升本發(fā)明定位故障區(qū)段的精確度。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：圖1為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的流程圖；圖2為基于PSCAD/EMTDC搭建的一種具體混聯(lián)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3為圖2所示混聯(lián)線路第一層小波包分解后的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖4為圖2所示混聯(lián)線路第二層小波包分解后的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖5為圖2所示混聯(lián)線路第三層小波包分解后的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖6為圖2所示混聯(lián)線路第四層小波包分解后的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖7為圖2所示混聯(lián)線路各路徑上擬合距離的第一個(gè)反射波頭驗(yàn)證情況示意圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。如圖1所示，混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法，包括依次進(jìn)行的以下步驟：步驟1、在變電站母線端檢測(cè)故障點(diǎn)產(chǎn)生的三相行波；步驟2、對(duì)獲取的三相行波進(jìn)行相模變換得到零模和線模電壓；步驟3、對(duì)得到的母線端零模和線模行波進(jìn)行小波去噪和兩層以上的小波包頻帶分解和重構(gòu)，并將母線端至每個(gè)線路末端均作為一條路徑，建立所有路徑上的模量時(shí)間差與故障距離之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；步驟4、利用得到的模量時(shí)間差與故障距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系并根據(jù)各路徑上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲取故障點(diǎn)與母線端之間的距離；步驟5、利用得到的故障距離判定故障區(qū)段。本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，對(duì)母線端檢測(cè)的三相行波進(jìn)行相模變換的公式如下：u0=13(Ua+Ub+Uc)]]>u1=13(Ua-Ub)]]>其中，u0為零模電壓，u1為線模電壓，Ua、Ub及Uc為母線端采集到的三相電壓。本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，小波去噪采用變閥值函數(shù)，閥值函數(shù)為：w^j,k=0,|wj,k|<λkwj,k,|wj,k|≥λk]]>式中，為用于重構(gòu)信號(hào)的小波系數(shù)，wj,k為小波分解第k層的第j個(gè)系數(shù)，為小波分解第k層的閥值，為通用閥值，σ＝median(|wj,1|)/0.6745為噪聲標(biāo)準(zhǔn)方差，N為信號(hào)點(diǎn)數(shù)。本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，對(duì)比不同小波包分解層數(shù)、不同小波基下得到的模量時(shí)間差與故障距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系，選取其中單調(diào)性最理想的對(duì)應(yīng)關(guān)系訓(xùn)練每條路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(模量時(shí)間差與故障距離分別作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出)，并以該對(duì)應(yīng)關(guān)系的小波包分解層數(shù)和小波基作為后續(xù)處理故障行波的設(shè)定。利用每條路徑上的故障距離與模量時(shí)間差的關(guān)系分別訓(xùn)練各路徑對(duì)應(yīng)的GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GA為遺傳算法部分，BP為前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，GA的作用是對(duì)BP參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得BP擬合均方誤差最終達(dá)到要求)，通過擬合輸入與輸出的函數(shù)關(guān)系避免計(jì)算波速度。本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，獲取故障點(diǎn)與母線端之間距離的公式如下：s=v1v0v1-v0Δt]]>其中，v0為零模檢測(cè)波速度，v1為線模檢測(cè)波速度，△t為模量時(shí)間差，s為故障點(diǎn)與母線端之間的距離。本發(fā)明在故障發(fā)生后，對(duì)測(cè)量端收到的故障行波進(jìn)行頻帶分解、重構(gòu)和小波變換得到模量時(shí)間差，其中小波包分解層數(shù)、小波基等設(shè)定均與訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)的設(shè)定一致。本發(fā)明判定故障區(qū)段具體包括以下步驟：判斷是否存在兩條以上路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合的故障距離一致，若是則故障點(diǎn)位于其公共部分，若否，則各路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障距離均不同，采用各故障距離除以相應(yīng)的線模波速度，得到線模行波在母線端和故障點(diǎn)之間往返所需的時(shí)間，通過驗(yàn)證線模行波在這些時(shí)刻是否存在故障點(diǎn)反射波頭來判斷故障距離的真?zhèn)?，最終確定故障區(qū)段。實(shí)施例：如圖2所示為基于PSCAD/EMTDC搭建的一種具體架空線、電纜混聯(lián)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其具體為10kV混聯(lián)配電網(wǎng)線路模型，各分支長(zhǎng)度如圖2所示，以0.1km為間隔設(shè)置故障點(diǎn)并進(jìn)行單相接地故障仿真實(shí)驗(yàn)，在測(cè)量端A采集故障行波并進(jìn)行信號(hào)去噪和4層小波包分解，重構(gòu)各分解層第一個(gè)頻帶上的零模行波和線模行波，對(duì)比不同層數(shù)的模量時(shí)間差與故障距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖3～圖6所示，由圖可見第三層小波包分解后的對(duì)應(yīng)關(guān)系最佳，于是利用第三層模量時(shí)間差與故障距離的關(guān)系訓(xùn)練四條路徑上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中A-B-C-D為路徑1，A-B-C-E為路徑2，A-B-F-G-H-I為路徑3，A-B-F-G-K為路徑4。在線路上任意位置設(shè)置單相接地故障點(diǎn)，如距離測(cè)量端16km處的CE區(qū)段，對(duì)故障行波進(jìn)行三層小波包變換重構(gòu)并標(biāo)定初始波頭，將其模量時(shí)間差輸入四條路徑上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到的故障距離分別為14.532km、15.786km，18.409km、14.015km，對(duì)應(yīng)的各路徑線模檢測(cè)波速度分別為v1＝26.7083×104km/s、v2＝19.6655×104km/s、v3＝27.9758×104km/s和v4＝28.4145×104km/s，計(jì)算得反射波頭的驗(yàn)證時(shí)刻τ1＝109μs，τ2＝163μs，τ3＝131μs，τ4＝98μs，驗(yàn)證區(qū)間的半徑分別為r1＝1.50μs，r2＝2.03μs，r3＝1.43μs，r4＝1.41μs。如圖7所示，在路徑2的驗(yàn)證區(qū)間R2內(nèi)存在小波變換系數(shù)模極大值，而其他路徑不存在故障點(diǎn)，因此驗(yàn)證區(qū)間內(nèi)不存在故障點(diǎn)反射回來的線模波頭，于是可以判斷故障點(diǎn)發(fā)生在路徑2上，故障距離為15.786km。以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3