一種基于沿線方向行波分解的配網(wǎng)線纜混合直配線路故障測距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于沿線方向行波分解的配網(wǎng)線纜混合直配線路故障測距方法， 屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電纜饋線和線纜混合線路在配電網(wǎng)中所占的比重越 來越大。電纜與架空線相比其特殊性表現(xiàn)在：一是電纜結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，一般由電纜忍、屏蔽 層、護(hù)套等組成的多導(dǎo)體系統(tǒng)組成；二是電纜多埋設(shè)于地下，與大地關(guān)系更為緊密，導(dǎo)致電 纜中的電磁暫態(tài)過程與架空線相比差異較大，電纜電網(wǎng)長度的充電電容大，行波在電纜中 傳播的波速比架空線線模波速小?，F(xiàn)有的對電纜或架空線路的故障定位方法很多，但對兩 種線路混合的配電系統(tǒng)研究較少。由于電纜線路和架空線路的參數(shù)差異較大，使得傳統(tǒng)的 基于線路參數(shù)均勻的配電網(wǎng)故障定位方法于線纜混合配電系統(tǒng)中應(yīng)用時受到一定程度的 影響。因此急需提出一種新的線纜混合線路故障測距方法，實現(xiàn)配電網(wǎng)的準(zhǔn)確定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的基于線路參數(shù)均勻的故障定位方法在線纜混合線路 故障測距應(yīng)用中的局限性，提出一種基于沿線方向行波分解的配網(wǎng)線纜混合直配線路故障 測距方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于沿線方向行波分解的配網(wǎng)線纜混合直配線路故障 測距方法，配電網(wǎng)線纜混合直配線路發(fā)生單相接地故障時，首先采用PCA-SVM識別線路混 合線路故障區(qū)段；然后對量測端獲取的故障行波數(shù)據(jù)求取線模行波，應(yīng)用得到的線模行波 并根據(jù)貝杰龍線路傳遞方程推算故障區(qū)段的沿線電壓行波和電流行波分布，將沿線電壓行 波和沿線電流行波進(jìn)行沿線方向行波分解，獲取沿線分布的方向行波，再利用其正向行波 乘W反向行波并于兩個相繼的時窗長度內(nèi)進(jìn)行積分來構(gòu)造測距函數(shù)，最后根據(jù)測距函數(shù)沿 故障區(qū)段線長范圍內(nèi)的行波突變分布進(jìn)行故障測距。 陽0化]具體步驟是：
[0006] (1)線纜混合線路發(fā)生單相接地故障時，采用PCA-SVM線纜混合線路故障區(qū)段識 別模型和算法，完成故障區(qū)段的判別。
[0007] 似若根據(jù)步驟（1)判別出故障位于電纜線路MJ，則在采樣率IMHz下，對量測端 獲得的電壓、電流進(jìn)行采樣，得到相電流采樣值序列iM,g(k)、iM,b(k)、iM,?；?，相電壓采樣值 序列％?；?、％b化)、％?；?，其中k表示采樣點，k= 1，2，…；M表示量測端。
[000引 似根據(jù)式（1)和式似分別求出線模電流和線模電壓的離散序列似和 Um'sGO :
[0009] iw's似=iM'a似-iM'bOO (1) 陽 010] UM,s(k) =UM,a(k)-UM,b(k) 似 W11] 做沿線分布的計算：利用式做和式（4)分別計算電纜線路MJ的沿線電壓分布 和沿線電流分布。
[0012]
[0014] 式中，S為線模分量；X為沿線任意一點到量測端的距離；V為線路的波速度；Z。,， 為線路的特征阻抗；r,為線路單位長度電阻；UM,,(k)為量測端的線模電壓行波；為 量測端的線模電流行波；％X,s(x，k)為k時刻距量測端X處的電壓；iM,x,s(x，k)為k時刻距 量測端X處的電流。
[0015] (4)計算沿線分布的正向行波和反向行波：根據(jù)式（5)和式（6)分別計算電纜線 路MJ沿線分布的正向電壓行波、沿線分布的反向電壓行波，即
[0016] U+M,x,s= (UM,x,^e,siM,x,s)/2 妨
[0017] Um,x,s=(UM,x,s-Zc,siM,x,s)/2 (6)
[0018] (5)沿線分布的正向行波梯度和反向行波梯度的計算：利用沿線分布的正向電壓 行波相鄰兩個采樣值之差構(gòu)造沿線分布的正向電壓梯度，即 陽 0Wc+M,dif-u(k) =u\,x,s(k)-u\,x,s&-l) (7)
[0020] 利用沿線分布的反向電壓行波相鄰兩個采樣值之差構(gòu)造沿線分布的反向電壓梯 度，即 陽〇2UC 似=Uk,x,s似-Uk,x,s(k-l) 做 陽0巧 （6)計算沿線分布的正向行波突變和反向行波突變：根據(jù)式（9)提取電纜線路MJ沿線分布的正向電壓行波突變，即
[0023]
9
[0024] 根據(jù)式（10)提取電纜線路MJ沿線分布的反向電壓行波突變，即 陽0 巧]
':!()) 陽0%] 式中，R取為3。
[0027] (7)測距函數(shù)的構(gòu)造：采用式（11)和式（12)，將步驟（6)得到的正向行波突變和 反向行波突變相乘并分別于行波觀測時窗比。，k〇+LMj/(2v)]和比。+LMj/(2v)，k〇+LMj/v]內(nèi)進(jìn) 行積分，得到測距函數(shù)fui(X)和full(X)的沿線行波突變。
[0030] 式中，k。表示量測端M檢測到的故障初始行波到達(dá)時刻；Li為主干1的線長。 陽03U 于比。，VLmj/(2v)]和比。+Lmj/(2v)，VLmj/v]兩個相繼時窗內(nèi)，測距函數(shù) f山（X)和fu"(X)沿線長Lmj范圍內(nèi)的行波突變分布點對應(yīng)距離分另IJ為[Xii，Xi2,……]和
[Xm, Xii2,......]。 陽03引同樣，若根據(jù)步驟（1)判別出故障位于架空線路JN，則首先根據(jù)步驟似、步驟（3) 和步驟（4)計算得到電纜MJ沿全長勺電壓分布和電流分布；然后按照電纜MJ未故障的 條件，計算出電纜末端電壓和電流，并記為％化。，t)和。，t);根據(jù)線纜接頭J處的折 射系數(shù)Qj，求得架空線起端電壓UMjQiw，t) =ajUMj(；li〇，t)，iMj(liw，t) =ajiwjdio,t)， 并記為Uw和iw。然后利用1。節(jié)點電壓uw和電流iw，由式（13)和式（14)計算架空線 路沿線電壓和電流為 [0033]
[0036] 上式中，波阻抗Z。和r均取架空線路波阻抗和電阻。
[0037] 然后，根據(jù)式（5)~式（10)對架空線路JN沿全線長Lw的電壓分布和電流分布進(jìn) 行沿線方向行波分解，獲取沿線分布的方向行波，并提取沿線分布的正向行波突變和反向 行波突變，最后將二者相乘再分別于觀測時窗[t0，t0+Ljw/(2v)]和[t0+Ljw/2v，t0+LvV]內(nèi) 進(jìn)行積分得到測距函數(shù)f'。1〇0和f'。"〇〇,其沿線長Lw范圍內(nèi)的行波突變分布點對應(yīng) 距離分別為[X' "，X' 12,......]和[義'"1，X' "2,......]。
[0038] (8)故障定位判據(jù)的構(gòu)造：
[0039] 在電纜線路MJ故障下，若[Xii，Xi2,……]中的突變距離X巧P[x"i，x"2,……]中 的突變距離^>\1滿足
[0040] x>x*"=Lmj (蝴
[OOW且當(dāng)x*i的突變點極性為負(fù)，X*。的突變點極性為正，時，判斷故障位于電纜 線路11內(nèi)并距量測端1的距離為^\。式（U)中，LM^為電纜線路MJ的線長。
[00創(chuàng)在架空線路JN故障下，若[X'ii，x'12,……]中的突變距離V和和 [X'm，x' "2,……]中的突變距離X"II滿足 [0043]X"I+X" "=LJN (14) W44] 且當(dāng)X"郝X"。的突變點極性均為負(fù)，X"i〉x"。時，判斷故障位于架空線路JN內(nèi)并距節(jié)點J的距離為X"I。式（14)中，Lw為架空線路JN的線長。
[0045] 本發(fā)明的有益效果是：
[0046] 本方法針對線纜混合線路進(jìn)行故障定位，其原理簡單，毋需標(biāo)定故障行波波波頭， 且不受故障瞬時性、故障過渡電阻變化等因素的影響，測距結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【附圖說明】
[0047] 圖1為實施例1、實施例2的線纜混合線路結(jié)構(gòu)圖； W48] 圖2為實施例1電纜線路故障下，比。，V1V(2v)]時窗內(nèi)測距函數(shù)的突變分布結(jié) 果； W例圖3為實施例1電纜線路故障下，比。+1V(2v)，VlVv]時窗內(nèi)測距函數(shù)的突變 分布結(jié)果；
[0050] 圖4為實施例2架空線路故障下，比。，ke+Ljw/ (2v)]時窗內(nèi)測距函數(shù)的突變分布結(jié) 果； 陽05U 圖5為實施例2架空線路故障下，比。+1V(2v)，k〇+LvV]時窗內(nèi)測距函數(shù)的突變 分布結(jié)果。
【具體實施方式】
[0052] W下結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0053] 配電網(wǎng)線纜混合直配線路發(fā)生單相接地故障時，首先采用PCA-SVM識別線路混合 線路故障區(qū)段；然后對量測端獲取的故障行波數(shù)據(jù)求取線模行波，應(yīng)用得到的線模行波并 根據(jù)貝杰龍線路傳遞方程推算故障區(qū)段的沿線電壓行波和電流行波分布，將沿線電壓行波 和沿線電流行波進(jìn)行沿線方向行波分解，獲取沿線分布的方向行波，再利用其正向行波乘 W反向行波并于兩個相繼的時窗長度內(nèi)進(jìn)行積分