CN108548987A - 基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法 - Google Patents

基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，本发明建立含分布式电源的有源配电网简化模型，通过基于同步相量测量单元(PMU)测量的线路两端电流相位，对样本数据进行有效筛选，提取有效数据的电流相位，建立线路两端电流相位间的组合关系模型，获得电流相位故障前后变化以及故障后两端电流相位差变量，建立了配电网故障区段和电流相位间的关联关系，确定故障后电流相位变化的主要原因，形成简明、准确的保护动作整定值，进而根据保护动作整定值，快速、准确启动保护，切除故障，为配电网保护提供量化信息支持，提升配电网整体稳定化、快速性和自适应能力，具有广泛应用前景。

Description

基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法
技术领域
本发明涉及电力系统安全稳定运行技术领域，具体涉及一种基于电流相位分析的改进有源配电网故障定位方法。
背景技术
能源是人类社会生存发展的基础，随着人类社会的高速发展，发展清洁能源，解决能源短缺问题成为迫在眉睫的问题，以光伏发电等为代表的分布式电源开始加速接入传统配电网中。
随着大量分布式电源的加速渗透，传统的单电源配电网逐步发展成多电源配电网，潮流方向发生变化，成为一个功率双向流动的网络。
配电网作为直接面向广大电力用户的电力网络，承担了电能分配的作用，因此，配电网的安全稳定性至关重要。在我国，由配电网故障所引起的停电事故占到了全部停电事故的80％左右，给社会经济发展带来巨大损失，故障定位技术对配电网故障迅速反应并进行故障处理和故障恢复，是保障配电网安全稳定性的重要手段，通过故障定位技术可以有效减少配电网故障。传统配电网保护都是以配电系统和用户端没有接入任何电源为基础的，随着分布式电源的大量接入，配电网潮流方向随机变化，故障电流的大小和方向也根据分布式电源接入的位置和容量随机变化，传统配电网保护已经不能满足配电网故障保护的需求。
目前，对于有源配电网的故障定位方法研究不多，大多数是基于通信设备终端单元并且采用矩阵算法来实现，占用内存较大，计算量大。并且，大多数故障定位方法是基于分布式电源出力不变的前提，事实上，大部分的新能源发电例如光伏发电、风力发电等出力都是随机变化的，传统的保护判据整定不具有自适应能力。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，本发明建立含分布式电源的有源配电网简化模型，通过基于同步相量测量单元(PMU)测量的线路两端电流相位，对样本数据进行有效筛选，提取有效数据的电流相位，建立线路两端电流相位间的组合关系模型，获得电流相位故障前后变化以及故障后两端电流相位差变量，建立了配电网故障区段和电流相位间的关联关系，确定故障后电流相位变化的主要原因，形成简明、准确的保护动作整定值，进而根据保护动作整定值，快速、准确启动保护，切除故障，为配电网保护提供量化信息支持，提升配电网整体稳定化、快速性和自适应能力，具有广泛应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，包括以下步骤：
(1)基于配电网中分布式电源的类型、容量及其位置，建立有源配电网的简化模型，获得配电网各线路阻抗，分布式电源的容量；
(2)基于有源配电网的数学物理模型，根据假想故障类型与位置，利用叠加原理获取不同故障类型及故障发生点情况下，故障区段两端电流相位变化的特征值作为保护稳定判据；
(3)对有源配电网中的线路进行分区段处理，确定PMU的位置，利用PMU来获取分段区段两端的电流相位变化以及电流相位差并进行处理，剔除误差较大的无效信息，对相位变化量进行抽取，形成数据库；
(4)建立基于配电网故障区段的电流相位变化数据模型，对数据模型利用判别方法进行特征提取，找到能够反映特征区段特征的特征值；
(5)遍历有源配电网中所有区段，建立特征值与相位保护整定判据的比较模型，获得所有超出保护整定判据裕度的区段，形成故障区段列表；
(6)对记录的所有可能故障线路区段和相应故障类型进行伪故障点识别校验，获得真实故障区段，搜索区段过程完成。
所述步骤(1)中，建立通用于各种故障类型的有源配电网简化模型，其中建立符合实际的分布式电源简化模型至关重要。由于电力电子接口的灵活性，逆变型分布式电源在分布式电源中占有重要位置，发生故障时，逆变型分布式电源的故障输出特性与传统的同步机电源有很大不同，根据不同的控制目的，有不同的控制方式，故障时出力也不同。
所述步骤(2)中，以PMU为界划分线路区段。
进一步的，所述步骤(4)中，根据获取的各线路两端电流相位差以及故障前后电流相位变化获取特征数据，在特征空间中利用线性判别分析对故障类型进行投影，针对不同故障类型获取不同的故障特征值。
进一步的，所述步骤(4)中，具体包括：
(4-1)利用PMU获取实时电流相位值，并且记录备份，便于故障前后数据比较；
(4-2)根据故障前后电流相位变化值以及故障后区段两端电流相位差，建立数据变化模型，利用线性判别方法提取特征值；
进一步的，所述步骤(5)中，发生多重故障时，形成故障区段列表。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出了一种适用于有源配电网的故障定位方法，该方法充分考虑了故障后分布式电源出力随机变化的特性，采用了更加符合实际工程运行的分布式电源简化模型，使得保护整定判据更具有自适应性；只利用电流量，并且只需要电流相位变化信息，不需要电压量，避免了安装电压互感器。在应用于大规模的配电网时，具有经济性特点；仅采用特征量与保护整定判据的比较来决定保护是否动作，减少了计算量，保护动作更加迅速。
有益效果
本发明提出结合配电自动化，利用PMU装置同步检测各区段两端电气量，从故障前后电气量的变化以及故障后区段两端电器量的差别变化两方面来确定故障区段，有效减小误差。在整个故障区段定位过程中，遍历配电网系统中所有线路区段，找到若干可能故障剬，通过有效防伪识别判断找到真实故障区段，实现有源配电网故障定位。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明中的光伏I-U曲线；
图2为本发明中的光伏电源模型；
图3为本发明中的光伏分段线性等效电路的建立过程；
图4为本发明中的双电源线路故障前电路图；
图5为本发明中的双电源线路故障后电路图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在配电网故障定位方法大多数是基于通信设备终端单元并且采用矩阵算法来实现，占用内存较大，计算量大。并且，大多数故障定位方法是基于分布式电源出力不变的前提，事实上，大部分的新能源发电例如光伏发电、风力发电等出力都是随机变化的，传统的保护判据整定不具有自适应能力。本发明提出了基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，包括以下步骤：
步骤a):基于配电网中分布式电源的类型、容量及其位置，建立有源配电网的简化模型，获得配电网各线路阻抗，分布式电源的容量。
步骤b)基于有源配电网的数学物理模型，根据假想故障类型与位置，利用叠加原理获取不同故障类型及故障发生点情况下，故障区段两端电流相位变化的特征值作为保护稳定判据。
步骤c):对有源配电网中的线路进行分区段处理，确定PMU的位置，利用PMU来获取分段区段两端的电流相位变化以及电流相位差并进行处理，剔除误差较大的无效信息，对相位变化量进行抽取，形成数据库。
步骤d):建立基于配电网故障区段的电流相位变化数据模型，对数据模型利用判别方法进行特征提取，找到能够反映特征区段特征的特征值。
步骤e):遍历有源配电网中所有区段，建立特征值与相位保护整定判据的比较模型，获得所有超出保护整定判据裕度的区段，形成故障区段列表。
步骤f):对记录的所有可能故障线路区段和相应故障类型进行伪故障点识别校验，获得真实故障区段，搜索区段过程完成。
进一步的，对步骤a，其具体包括：
建立通用于各种故障类型的有源配电网简化模型，其中建立符合实际的分布式电源简化模型至关重要。由于电力电子接口的灵活性，逆变型分布式电源在分布式电源中占有重要位置，发生故障时，逆变型分布式电源的故障输出特性与传统的同步机电源有很大不同，根据不同的控制目的，有不同的控制方式，故障时出力也不同。
逆变型分布式电源从结构上分为电源单元和逆变器部分.电源单元的建模,与具体所采用的的发电形式有关。对于常见的光伏分布式电源，通常采用非线性方程描述其光伏I-U特性，并且通过以下分析，得到等效电路:
将光伏I-U特性曲线分为多段，每段曲线由一段直线近似代替，对其中任意一段，用相应的一条直线等效，直线的方程可以表示为：
Ii(U)＝Ii+ki(U-Ui)
其中，ki为直线的斜率，可以表示为：
这样，光伏I-U曲线可以由多段直线来等效替代。
由以上的分析，位于I-U曲线的区间(Ui,Ui+1)上的一段可以由一条直线Ii(U)来近似代替。并且，当i＝1时，有
I1(U)＝Isc+k1U
其中，Isc为U＝0时的输出电流，即短路电流。
当i≥2时，等效直线为：
Ii(U)＝Ii+ki(U-Ui)
与之相邻的第i-1条等效直线，可通过在区间(Ui-1,Ui)上取值求得，有：
Ii-1(U)＝Ii-1+ki-1(U-Ui-1)
同时，该直线也可表示为:
Ii-1(U)＝Ii+ki-1(U-Ui)
可得：
Ii(U)＝Ii-1(U)+(ki-ki-1)(U-Ui)＝Ii-1(U)-ΔIi
其中，ΔIi为直线Ii(U)和Ii-1(U)都在区间(Ui-Ui+1)取值时，所得结果之差。这样，每一条直线上的值都可以等效为利用相邻直线方程求得的值为一个增量的叠加。用电流源Isc与多条支路并联来表示分段线路I-U曲线，每增加一条支路，表示增加一段线性线段，就可以得到如图2的等效电路。
图2中R1～Ri为等效电阻，其定义为：
在等效电路中，I-U曲线的第一段I1(U)由一个值为Isc的直流电流源与电阻R1并联表示。其余各并联支路分别由理想二极管、电阻以及直流电压串联组成。每条支路都表示相应的ΔIi项。Ui为I-U特性曲线分段线性变换的电压分段点，图3为光伏分段线性等效电路的建立过程。
进一步的，以PMU为界划分线路区段：
认为一条线路上可以安装多台PMU装置用以测量线路上相关数据，以每两个PMU装置之间的线路段为一个线路区段，取相邻两台PMU装置测得数据进行比较。
进一步的，所述步骤(d)中，根据获取的各线路两端电流相位差以及故障前后电流相位变化获取特征数据，在特征空间中利用线性判别分析对故障类型进行投影，针对不同故障类型获取不同的故障特征值。
进一步的，所述步骤(d)中，获得保护整定判据时，具体包括：
如图4所示：发生故障前的单相线路等效电路图，其中流过PMU的电流为
θs＝arctan(Xs/Rs)
θI＝θΔU-θs
其中，为流过区段的电流相量，分别为区段两端电压，Zs＝Rs+jXs为线路阻抗，θΔU为区段两端电压相位差，θs为区段线路阻抗角，θI为流过区段的电流相位角。
如图5当区段中该相某处发生短路故障时，用电压为-Uf的电压源代替短路故障，故障点将线路阻抗Zs分成Zsi和Zsj两部分。流过i，jPMU的电流分别为和
θsi＝arctan(Xsi/Rsi)
θIif＝θΔUif-θsi
θsj＝arctan(Xsj/Rsj)
θIjf＝θΔUjf-θsj
对上述各式进行相应变换，得到发生故障时的特征值。
进一步的，所述步骤(d)中，具体包括：
步骤1：利用PMU获取实时电流相位值，并且记录备份，便于故障前后数据比较；
步骤2：根据故障前后电流相位变化值以及故障后区段两端电流相位差，建立数据变化模型，利用线性判别方法提取特征值；
进一步的，所述步骤(e)中，发生多重故障时，形成故障区段列表。
作为一种典型实施例，本发明按照“电网模型的搭建—保护整定判据的获取—数据信息的获取—数据信息特征值—故障区段列表的形成—真实故障区段的获取”的思路，通过搭建符合实际的简化有源配电网数学物理模型，减少电网复杂度便于保护整定判据的提取，然后利用区段两端的PMU装置获得配网故障前后的电流相位值，并进行相应的相位特征提取，提取的特征值与相应的保护整定判据进行比较，得到符合故障后特征的故障区段列表，经过遍历以及二次比较，减少误差，得到故障的真实线性判别分析获取筛选后属性的区段，保护动作，减少故障范围，最终实现能提升配电网整体稳定化、快速性和自适应能力。
基于电流相位变化的有源电网故障定位方法，其具体的步骤包括：
(1)电网模型的搭建
获得配电网各线路阻抗，获取被测配电网中分布式电源的类型、容量及其位置，获取分布式电源的控制目的，控制方式以及故障时出力，建立有源配电网的简化模型，以光伏分布式电源为例：
逆变型分布式电源从结构上分为电源单元和逆变器部分,电源单元的建模,与具体所采用的的发电形式有关。对于常见的光伏分布式电源，通常采用非线性方程描述其光伏I-U特性，如图1所示，并且通过以下分析，得到等效电路:
将光伏I-U特性曲线分为多段，每段曲线由一段直线近似代替，对其中任意一段，用相应的一条直线等效，直线的方程可以表示为：
Ii(U)＝Ii+ki(U-Ui)
其中，ki为直线的斜率，可以表示为：
这样，光伏I-U曲线可以由多段直线来等效替代。
由以上的分析，位于I-U曲线的区间(Ui,Ui+1)上的一段可以由一条直线Ii(U)来近似代替。并且，当i＝1时，有
I1(U)＝Isc+k1U
其中，Isc为U＝0时的输出电流，即短路电流。
当i≥2时，等效直线为：
Ii(U)＝Ii+ki(U-Ui)
与之相邻的第i-1条等效直线，可通过在区间(Ui-1,Ui)上取值求得，有：
Ii-1(U)＝Ii-1+ki-1(U-Ui-1)
同时，该直线也可表示为:
Ii-1(U)＝Ii+ki-1(U-Ui)
可得：
Ii(U)＝Ii-1(U)+(ki-ki-1)(U-Ui)＝Ii-1(U)-ΔIi
其中，ΔIi为直线Ii(U)和Ii-1(U)都在区间(Ui-Ui+1)取值时，所得结果之差。这样，每一条直线上的值都可以等效为利用相邻直线方程求得的值为一个增量的叠加。用电流源Isc与多条支路并联来表示分段线路I-U曲线，每增加一条支路，表示增加一段线性线段，就可以得到如图2的等效电路。
图2中R1～Ri为等效电阻，其定义为：
在等效电路中，I-U曲线的第一段I1(U)由一个值为Isc的直流电流源与电阻R1并联表示。其余各并联支路分别由理想二极管、电阻以及直流电压串联组成。每条支路都表示相应的ΔIi项。Ui为I-U特性曲线分段线性变换的电压分段点，图3为光伏分段线性等效电路的建立过程。
进一步的，以PMU为界划分线路区段：
认为一条线路上可以安装多台PMU装置用以测量线路上相关数据，以每两个PMU装置之间的线路段为一个线路区段，取相邻两台PMU装置测得数据进行比较。
(2)获取保护整定判据
所述步骤(d)中，根据获取的各线路两端电流相位差以及故障前后电流相位变化获取特征数据，在特征空间中利用线性判别分析对故障类型进行投影，针对不同故障类型获取不同的故障特征值。
获得保护整定判据时，具体包括：
如图4所示：发生故障前的单相线路等效电路图，其中流过PMU的电流为
θs＝arctan(XsRs)
θI＝θΔU-θs
其中，为流过区段的电流相量，分别为区段两端电压，Zs＝Rs+jXs为线路阻抗，θΔU为区段两端电压相位差，θs为区段线路阻抗角，θI为流过区段的电流相位角。
如图5当区段中该相某处发生短路故障时，用电压为-Uf的电压源代替短路故障，故障点将线路阻抗Zs分成Zsi和Zsj两部分。流过i，jPMU的电流分别为和
θsi＝arctan(Xsi/Rsi)
θIif＝θΔUif-θsi
θsj＝arctan(Xsj/Rsj)
θIjf＝θΔUjf-θsj
对上述各式进行相应变换，得到发生故障时的特征值。
(3)获取故障区段
步骤1：利用PMU获取实时电流相位值，并且记录备份，便于故障前后数据比较；
步骤2：根据故障前后电流相位变化值以及故障后区段两端电流相位差，建立数据变化模型，利用线性判别方法提取特征值；
步骤3：比较实际特征值与故障特征值，发生多重故障时，形成故障区段列表。
步骤4：遍历有源配电网中所有区段，建立特征值与相位保护整定判据的比较模型，获得所有超出保护整定判据裕度的区段，形成故障区段列表。
步骤5:对记录的所有可能故障线路区段和相应故障类型进行伪故障点识别校验，获得真实故障区段，搜索区段过程完成。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)基于配电网中分布式电源的类型、容量及其位置，建立有源配电网的简化模型，获得配电网各线路阻抗，分布式电源的容量；
(2)对有源配电网中的线路进行分区段处理，确定PMU的位置，利用PMU来获取分段区段两端的电流相位变化以及电流相位差，形成数据库；
(3)对数据库中的电流相位变化量进行处理，剔除误差较大的无效信息，对相位变化量进行抽取；
(4)建立基于配电网故障区段的电流相位变化数据模型，对数据模型利用判别方法进行特征提取，找到能够反映特征区段特征的特征值；
(5)遍历有源配电网中所有区段，建立特征值与相位保护整定判据的比较模型，获得所有超出保护整定判据裕度的区段，形成故障区段列表；
(6)对记录的所有可能故障线路区段和相应故障类型进行伪故障点识别校验，获得真实故障区段，搜索区段过程完成。
2.如权利要求1所述的一种基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，其特征是：所述步骤(1)中，建立通用于各种故障类型的有源配电网简化模型，其中建立符合实际的分布式电源简化模型至关重要；由于电力电子接口的灵活性，逆变型分布式电源在分布式电源中占有重要位置，发生故障时，逆变型分布式电源的故障输出特性与传统的同步机电源有很大不同，根据不同的控制目的，有不同的控制方式，故障时出力也不同。
3.如权利要求1所述的一种基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，其特征是：所述步骤(2)中，以PMU为界划分线路区段。
4.如权利要求1所述的一种基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，其特征是：所述步骤(4)中，根据获取的关键电网特征获取该特征数据，在特征空间中利用线性判别分析对样本进行投影，针对不同样本所对应的稳定类别，使得投影后的特征值能达到不同类别间的样本尽可能靠近，不同类别间的数据尽可能远离。
5.如权利要求1所述的一种基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，其特征是：所述步骤(4)中，具体包括：
(4-1)利用PMU获取实时电流相位值，并且记录备份，便于故障前后数据比较；
(4-2)根据故障前后电流相位变化值以及故障后区段两端电流相位差，建立数据变化模型，利用线性判别方法提取特征值。
6.如权利要求1所述的一种基于电流相位变化的有源配电网故障定位方法，其特征是，所述步骤(5)中，发生多重故障时，形成故障区段列表。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110514954A (zh) * 2019-05-31 2019-11-29 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种基于pmu数据的电力线路故障诊断方法及系统
CN110531216A (zh) * 2019-07-15 2019-12-03 重庆大学 一种架空线与电缆混合输电线路故障区段判别方法
CN110632459A (zh) * 2019-10-21 2019-12-31 国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司 一种基于同步相量测量的配电网故障区段定位方法
CN115308536A (zh) * 2022-09-29 2022-11-08 西华大学 一种基于μPMU的含DG的配电网故障区段识别方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102981103A (zh) * 2012-11-19 2013-03-20 山东理工大学 利用故障信号自同步实现闭环网故障定位的方法
CN104635115A (zh) * 2015-03-10 2015-05-20 广州供电局有限公司 一种有源配电网故障定位方法
CN105759173A (zh) * 2016-03-31 2016-07-13 中国科学院电工研究所 含分布式电源的配电网的自适应故障区段定位方法
CN106154113A (zh) * 2016-06-24 2016-11-23 国网江苏省电力公司常州供电公司 有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法
CN106610448A (zh) * 2016-12-15 2017-05-03 国网江苏省电力公司南京供电公司 一种基于stu识别网络拓扑技术的自适应过流故障定位方法
CN106941252A (zh) * 2017-01-09 2017-07-11 湖南大学 不需电压量的含dg配电网馈线保护方法
CN107219442A (zh) * 2017-05-11 2017-09-29 西安交通大学 利用相电压电流突变量相位特征的谐振接地系统单相接地故障区段定位方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102981103A (zh) * 2012-11-19 2013-03-20 山东理工大学 利用故障信号自同步实现闭环网故障定位的方法
CN104635115A (zh) * 2015-03-10 2015-05-20 广州供电局有限公司 一种有源配电网故障定位方法
CN105759173A (zh) * 2016-03-31 2016-07-13 中国科学院电工研究所 含分布式电源的配电网的自适应故障区段定位方法
CN106154113A (zh) * 2016-06-24 2016-11-23 国网江苏省电力公司常州供电公司 有源配电网分布式馈线自动化故障定位方法
CN106610448A (zh) * 2016-12-15 2017-05-03 国网江苏省电力公司南京供电公司 一种基于stu识别网络拓扑技术的自适应过流故障定位方法
CN106941252A (zh) * 2017-01-09 2017-07-11 湖南大学 不需电压量的含dg配电网馈线保护方法
CN107219442A (zh) * 2017-05-11 2017-09-29 西安交通大学 利用相电压电流突变量相位特征的谐振接地系统单相接地故障区段定位方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
司新跃等: "基于分段线性的光伏阵列等效模型", 《电网技术》 *
牛耕等: "基于克拉克电流相角差值的低压有源配电网故障定位方法", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110514954A (zh) * 2019-05-31 2019-11-29 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种基于pmu数据的电力线路故障诊断方法及系统
CN110514954B (zh) * 2019-05-31 2021-11-09 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种基于pmu数据的电力线路故障诊断方法及系统
CN110531216A (zh) * 2019-07-15 2019-12-03 重庆大学 一种架空线与电缆混合输电线路故障区段判别方法
CN110531216B (zh) * 2019-07-15 2024-02-23 重庆大学 一种架空线与电缆混合输电线路故障区段判别方法
CN110632459A (zh) * 2019-10-21 2019-12-31 国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司 一种基于同步相量测量的配电网故障区段定位方法
CN115308536A (zh) * 2022-09-29 2022-11-08 西华大学 一种基于μPMU的含DG的配电网故障区段识别方法

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