CN109406952A - 基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法。主动行波定位方法包括：设置主动注入初始行波信号；获取由初始行波信号经过多采样点的其中之一及故障点后分别产生对应的反射波，各采样点对应其分支路线，其中，根据初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量，分支路线包括末端及主干线路端；根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与线路始端和故障点端的距离合集矩阵，对距离合集矩阵进行列计算定位主干线路端与故障点端的距离。本发明提供的主动行波定位方法，通过多次测量提供测量精度及可靠性。

Description

基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，具体而言，涉及一种基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法及系统。

背景技术

我国中低压配电网一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式(称为小电流接地系统)。小电流接地系统具有较高的供电可靠性，可在故障后持续运行一定时间，但由于故障电流较小，故障定位难度较大。

目前，配网故障定位领域研究主要基于稳态量，利用故障指示器或配网自动化终端数据完成故障区段(故障支路)定位。现有配网故障定位的主要问题在于：受故障类型影响大，在单相接地故障情况下可靠性较低，而单相接地占总故障的70％以上。与稳态量定位方法相比，暂态量不受系统接地方式影响，还可用于长距离配网线路故障点的精确定位，因此，认为是解决单相接地故障定位最有前途的方案。但应用存在以下问题：

(1)依靠故障产生的暂态量(也称为被动定位法)完成故障定位，受过渡电阻影响较大。相对高压输电线路，配网线路由于杆塔高度较低，山火、外部搭接等原因导致的故障概率较高，而这些故障在初始阶段过渡电阻普遍较高，故障波头较为平滑，定位的精度和可靠性都明显降低。

其中，山火、外物搭接等故障的特点是初始过渡电阻较高，故障状态稳定后电阻较低。

(2)线路结构较为复杂，配电网线路一般都存在分支线路(T接线)，多分支线路会导致行波信号衰减及波形畸变，体现为行波波头较为平滑，影响故障定位精度。

(3)受装置成本、安装条件限制，就地安装的终端装置可靠性相对较低，特别是发生异常状态的概率较高，依靠行波到达时刻的故障定位方法可靠性明显降低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法及系统，克服配电网被动行波法技术的不足，提出一种主动行波法作为配电网永久性故障情况下的定位手段。针对配电网特征阻抗不连续点影响反射波识别问题，提出了利用多点数据通过线路结构递推的反射波识别方法。通过上述技术手段的应用，提高配电网故障点定位的可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法，所述主动行波定位方法包括：

设置主动注入初始行波信号；

获取由所述初始行波信号经过多采样点的其中之一及故障点后分别产生对应的反射波，各采样点对应其分支路线，其中，根据所述初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量，分支路线包括末端及主干线路端；

根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与所述线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与所述线路始端和所述故障点端的距离合集矩阵，对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离。

作为一种可选的实施方式，在所述“根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与所述线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与所述线路始端和所述故障点端的距离合集矩阵，对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离”之后，所述主动行波定位方法还包括：

当所述初始行波信号的幅值偏低或所述分支线路的数量过多时；

选择距离所述故障点最近的采样点为更新的线路始端，所述更新的线路始端为距离所述线路始端最远的采样点；

通过排除法消除所述线路始端至所述更新的线路始端之间沿线的各采样点的反射波的影响；

选取所述线路始端至所述更新的线路始端之间沿线的各采样点中幅值最大的反射波完成后备定位计算。

作为一种可选的实施方式，所述“设置由线路始端采样点主动注入初始行波信号”包括：

若配电网的线路发生永久性故障，通过手动产生暂态行波作为主动注入所述初始行波信号。

作为一种可选的实施方式，所述“根据所述初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量”包括：

采用高斯小波信号对采集到暂态电压波形进行分解变换，其中，所述分解变换为所述高斯小波信号y(i)分解为近似系数a(i)和细节系数d(i)：

y(i)＝a(i)+d(i)，a(i)为低频部分，d(i)为高频部分；

所述初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值在0.4～0.5范围之间，其中，当分支线路的数量加一递增时，根据所述初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值通过等比例乘以0.25所得到的第二比值判断分支线路的总数量。

作为一种可选的实施方式，所述“根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与所述线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与所述线路始端和所述故障点端的距离合集矩阵”包括：

分别计算第一采样点的分支路线的末端至第一采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₁)、所述第一采样点的分支路线的主干线路端至第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(l₂)、所述第一采样点的分支路线的末端至所述故障点的距离(l₂+d₁+Δd)得到第一向量：P1{d₁、l₂、l₂+d₁+Δd}；

分别计算所述第二采样点的分支路线的末端至所述第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₂)、所述第二采样点的分支路线的末端至所述故障点的距离(d₂+Δd)得到第二向量：P2{d₂、d₂+Δd}；

将所述第一向量的定位结果由所述第一采样点的末端递推到所述第一采样点的主干线路端，所述第一向量减d₁，将所述第二向量的定位结果由所述第二采样点的末端递推到所述第二采样点的主干线路端上，所述第二向量减d₂，由所述第一向量及所述第二向量分别得到：

第三向量：P3{0、l₂-d₁、l₂+Δd}；

第四向量：P4{0、Δd}；

将所述第三向量的定位结果由所述第一采样点的主干线路端递推到所述线路始端，所述第三向量加l₁，所述第四向量的定位结果由所述第二采样点的主干线路端递推到所述线路始端上，所述第四向量加l₁+l₂，由所述第三向量及所述第四向量分别得到：

第五向量：P5{l₁、l₁+l₂-d₁、l₁+l₂+Δd}；

第六向量：P6{l₁+l₂、l₁+l₂+Δd}；

根据所述线路始端到所述第一采样点的主干线路端的距离、所述线路始端到所述第二采样点的主干线路端的距离、所述线路始端到所述故障点的距离、所述第五向量及所述第六向量得到所述距离合集矩阵为：

D₁₃≈D₂₃≈D₃₃＝Σl_n+Δd；

对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离为Σl_n+Δd。

第二方面，本发明提供了一种基于多采样点的配电网故障的主动行波定位系统，所述主动行波定位系统包括：

注入模块，所述注入模块主动注入初始行波信号；

筛选模块，所述筛选模块由所述初始行波信号经过多采样点的其中之一及故障点后分别产生对应的反射波，各采样点对应其分支路线，其中，所述筛选模块根据所述初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量，分支路线包括末端及主干线路端；

计算模块，所述计算模块根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与所述线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与所述线路始端和所述故障点端的距离合集矩阵，所述计算模块对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离。

作为一种可选的实施方式，当所述初始行波信号的幅值偏低或所述分支线路的数量过多时，所述计算模块选择距离所述故障点最近的采样点为更新的线路始端，所述更新的线路始端为距离所述线路始端最远的采样点；

所述计算模块通过排除法消除所述线路始端至所述更新的线路始端之间沿线的各采样点的反射波的影响；

所述计算模块选取所述线路始端至所述更新的线路始端之间沿线的各采样点中幅值最大的反射波完成后备定位计算。

作为一种可选的实施方式，若配电网的线路发生永久性故障，通过手动产生暂态行波作为主动注入所述初始行波信号。

作为一种可选的实施方式，所述计算模块采用高斯小波信号对采集到暂态电压波形进行分解变换，其中，所述分解变换为所述高斯小波信号y(i)分解为近似系数a(i)和细节系数d(i)：

y(i)＝a(i)+d(i)，a(i)为低频部分，d(i)为高频部分；

其中，所述初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值在0.4～0.5范围之间，其中，当分支线路的数量加一递增时，根据所述初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值通过等比例乘以0.25所得到的第二比值判断分支线路的总数量。

作为一种可选的实施方式，所述计算模块分别计算第一采样点的分支路线的末端至第一采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₁)、所述第一采样点的分支路线的主干线路端至第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(l₂)、所述第一采样点的分支路线的末端至所述故障点的距离(l₂+d₁+Δd)得到第一向量：P1{d₁、l₂、l₂+d₁+Δd}；

所述计算模块分别计算所述第二采样点的分支路线的末端至所述第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₂)、所述第二采样点的分支路线的末端至所述故障点的距离(d₂+Δd)得到第二向量：P2{d₂、d₂+Δd}；

所述计算模块将所述第一向量的定位结果由所述第一采样点的末端递推到所述第一采样点的主干线路端，所述第一向量减d₁，将所述第二向量的定位结果由所述第二采样点的末端递推到所述第二采样点的主干线路端上，所述第二向量减d₂，由所述第一向量及所述第二向量分别得到：

第三向量：P3{0、l₂-d₁、l₂+Δd}；

第四向量：P4{0、Δd}；

所述计算模块将所述第三向量的定位结果由所述第一采样点的主干线路端递推到所述线路始端，所述第三向量加l₁，所述第四向量的定位结果由所述第二采样点的主干线路端递推到所述线路始端上，所述第四向量加l₁+l₂，由所述第三向量及所述第四向量分别得到：

第五向量：P5{l₁、l₁+l₂-d₁、l₁+l₂+Δd}；

第六向量：P6{l₁+l₂、l₁+l₂+Δd}；

所述计算模块根据所述线路始端到所述第一采样点的主干线路端的距离、所述线路始端到所述第二采样点的主干线路端的距离、所述线路始端到所述故障点的距离、所述第五向量及所述第六向量得到所述距离合集矩阵为：

D₁₃≈D₂₃≈D₃₃＝Σl_n+Δd；

对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离为Σl_n+Δd。

根据本发明提供一种基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法，包括：设置主动注入初始行波信号；获取由初始行波信号经过多采样点的其中之一及故障点后分别产生对应的反射波，各采样点对应其分支路线，其中，根据初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量，分支路线包括末端及主干线路端；根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与线路始端和故障点端的距离合集矩阵，对距离合集矩阵进行列计算定位主干线路端与故障点端的距离。可见，实施本发明的技术方案提出主动信号注入及信号多点采集。本发明的定位方法基于主动注入信号，可在传统被动行波定位方法失效情况下提供后备手段，并且具备多次定位条件。通过信号多点采集降低分支线路的影响，提出利用多点采样结合线路结构递推计算解决分支点反射波对主动行波法的影响。本发明通过排除法的故障点后备计算下，结合线路递推的反射波识别方法失效的情况下，并利用线路结构采用排除法消除分支点反射波，直接根据极性、幅值特征选取可能性最大的反射波进行故障定位计算，并通过多次测量提供测量精度及可靠性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。

图1是本发明实施例1提供基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法的流程示意图；

图1a是本发明实施例1提供基于多点采样的配电网故障主动定位算法原理示意图；

图1b是本发明实施例1提供线路始端采集到的反射波类型示意图；

图2是本发明实施例2提供基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法的流程示意图；

图3是本发明实施例3提供地基于多采样点的配电网故障的主动行波定位系统的方块示意图。

元件符号说明：

SS-线路始端；

S1-第一采样点；

S2-第二采样点；

SB-故障点；

300-主动行波定位系统；

310-注入模块；

320-产生筛选模块；

330-计算模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在前期研究中，利用故障产生暂态行波的被动定位方法现场试验效果尚不能令人满意。就需求而言，由于线路上一般安装有自动重合闸，故障后若重合成功，线路维护单位无需巡线；若故障重合失败(即发生永久性故障)，维护单位则需要沿线巡查排除故障。因此，配电网故障定位首先应解决永久性故障情况下的定位问题，主动行波法比较适用于该场景应用。

主动行波法在配电网线路故障定位时，难点在于不能根据故障初始行波定位，只能通过故障点反射波定位。行波在线路上传播过程中遇到阻抗不连续点均会发生折反射，在配电网中，阻抗不连续点包括：分支点、开路点和故障点三类，分别返回反向、正向和反向行波。配电网线路中特征阻抗不连续点的数量是相对较多的。若仅在变电站端采集暂态行波信号，伴随着沿线传输衰减、折射及各类型反射波的叠加，故障点反射波识别技术上难度较大，两者区分识别较为困难。

针对上述问题，本发明利用多点数据结合线路结构递推运算的方法识别反射波，将各采样点计算得到距离合集归一到线路始端，形成距离矩阵。理论上，各采样点根据故障点反射波推算出的结果应是一致的，而分支点反射波推算结果则各不相同。根据该特征可识别故障点反射波和分支点反射波。另外，增加配电线路采样点数量可以降低分支线路的影响。此外，随着硬件成本的降低，在分布式暂态信号采集技术和成本上已具备一定可行性。考虑到上述情况，本发明提出基于多采样点的配电网故障主动定位方法。

实施例1

请同时参阅图1、图1a及图1b，图1是本发明实施例1提供基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法(以下简称“主动行波定位方法”)的流程示意图。图1a是本发明实施例1提供基于多点采样的配电网故障主动定位算法原理示意图。图1b是本发明实施例1提供线路始端采集到的反射波类型示意图。

如图1所示，动行波定位方法包括以下步骤：

S101、设置主动注入初始行波信号。

在一实施例中，若配电网的线路发生永久性故障时，用户可以通过手动方式导通安装分段开关(也可称为断路器)，由线路始端采样点产生暂态行波作为主动注入初始行波信号，例如，也可以在线路始端采样点以外的位置产生暂态行波。在另一实施例中，若配电网的线路发生永久性故障时，安装分段开关可以通过预设的软件程序，自动产生暂态行波作为主动注入初始行波信号。

S103、获取由初始行波信号经过多采样点的其中之一及故障点后分别产生对应的反射波，各采样点对应其分支路线，其中，根据初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量，分支路线包括末端及主干线路端。

在一实施例中，本发明采用高斯小波信号对采集到暂态电压波形进行分解变换，并提取模极大值用于识别初始行波或多个反射波的其中之一。其中，分解变换为高斯小波信号y(i)分解为近似系数a(i)(approximation coefficients)和细节系数d(i)(detailcoefficients)：

y(i)＝a(i)+d(i)，d(i)(i＝0,1,......n)，a(i)为低频部分，d(i)为高频部分，细节系数据d(i)具有较高的时间分辨率，可以明显识别初始行波信号及反射波；

初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值在0.4～0.5范围之间，其中，当分支线路的数量加一递增时，根据初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值通过等比例乘以0.25所得到的第二比值判断分支线路的总数量。例如，假设第一比值为0.5，且采样点的数量为二，当采样点的数量由二转换为三时，第二比值为0.5*0.25＝0.125。

在一实施例中，首先主动注入的信号沿线路传播，到达故障点SB后会发生反射。当故障为永久性故障时，接地电阻基本接近于零，因此，仅故障点SB采样点可检测到初始行波(主动注入信号)及故障点反射波。故障点反射波识别基于以下两个标准：

1)负向，即与初始行波方向相反；

2)幅值，由于故障点接地电阻趋近于零，反射波幅值理论上相对较大。以相对值为基准，假定初始行波幅值为f₀，故障点反射波f₁应大于一定值(f₁/f₀>δ)，定值δ与分支线路数量相关。当开关右侧无分支线路时，δ可取0.4～0.5间。经多次实验得出，每增加一条分支线路，则δ×0.25。

S105、根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与线路始端和故障点端的距离合集矩阵，对距离合集矩阵进行列计算定位主干线路端与故障点端的距离。

在一实施例中，多采样点至少包括第一采样点S1及第二采样点S2时，分别计算第一采样点S1的分支路线的末端至第一采样点S1的分支路线的主干线路端的距离(d₁)、第一采样点S1的分支路线的主干线路端至第二采样点S2的分支路线的主干线路端的距离(l₂)、第一采样点S1的分支路线的末端至故障点的距离(l₂+d₁+Δd)得到第一向量：P1{d₁、l₂、l₂+d₁+Δd}；Δd为第二采样点S2的分支路线的主干线路端到故障点端SB的距离；

分别计算第二采样点S2的分支路线的末端至第二采样点S2的分支路线的主干线路端的距离(d₂)、第二采样点S2的分支路线的末端至故障点的距离(d₂+Δd)得到第二向量：P2{d₂、d₂+Δd}；

将第一向量的定位结果由第一采样点S1的末端递推到第一采样点S1的主干线路端，第一向量减d₁，将第二向量的定位结果由第二采样点S2的末端递推到第二采样点S2的主干线路端上，第二向量减d₂，由第一向量及第二向量分别得到：

第三向量：P3{0、l₂-d₁、l₂+Δd}；

第四向量：P4{0、Δd}；

将第三向量的定位结果由第一采样点S1的主干线路端递推到线路始端，第三向量加l₁，l₁为线路始端SS到第一采样点S1的主干线路端的距离。第四向量的定位结果由第二采样点S2的主干线路端递推到线路始端SS上，第四向量加l₁+l₂，由第三向量及第四向量分别得到：

第五向量：P5{l₁、l₁+l₂-d₁、l₁+l₂+Δd}；

第六向量：P6{l₁+l₂、l₁+l₂+Δd}；

根据线路始端SS到第一采样点S1的主干线路端的距离、线路始端SS到第二采样点S2的主干线路端的距离、线路始端SS到故障点的距离、第五向量及第六向量得到距离合集矩阵D为：

D的第三列中，D₁₃≈D₂₃≈D₃₃＝Σl_n+Δd；

对距离合集矩阵进行列计算定位主干线路端与故障点端的距离为Σln+Δd。

换言之，计算结果Σln+Δd是故障点SB到线路始端SS距离。当采样点数量增加时，计算得到的距离合集推算到线路始端SS以后，仅有距离最远的一列的定位相似于故障点端SB。在另一实施例中，多采样点更可以包括第三采样点、第五采样点或第七采样点，以增加故障点端SB的检测准确性。

其中，初始行波、反射波的到达时刻，代入单端故障定位公式：D＝(t’-t)×v/2，可用于计算上述各距离。

实施例2

请同时参阅图1a及图2，图2是本发明实施例2提供基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法(以下简称“主动行波定位方法”)的流程示意图。其中，S101～S105请参阅实施例1。

如图2所示，主动行波定位方法包括以下步骤：

S107、当初始行波信号的幅值偏低或所述分支线路的数量过多时；

选择距离故障点SB最近的采样点为更新的线路始端，更新的线路始端为距离线路始端最远的采样点；

通过排除法消除线路始端至更新的线路始端之间沿线的各采样点的反射波的影响；

选取线路始端至更新的线路始端之间沿线的各采样点中幅值最大的反射波完成后备定位计算。

实施例3

请参阅图3，图3是本发明实施例3提供地基于多采样点的配电网故障的主动行波定位系统(以下简称“主动行波定位系统”)的方块示意图。如图3所示，主动行波定位系统300包括：

注入模块310，注入模块310主动注入初始行波信号；

筛选模块320，筛选模块320由初始行波信号经过多采样点的其中之一及故障点后分别产生对应的反射波，各采样点对应其分支路线，其中，筛选模块320根据初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量，分支路线包括末端及主干线路端；

计算模块330，计算模块330根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与线路始端和故障点端的距离合集矩阵，计算模块330对距离合集矩阵进行列计算定位主干线路端与故障点端的距离；

筛选模块320连线注入模块310及计算模块330。

优选的，当初始行波信号的幅值偏低或分支线路的数量过多时，计算模块330选择距离故障点最近的采样点为更新的线路始端，更新的线路始端为距离线路始端最远的采样点；

计算模块330通过排除法消除线路始端至所述更新的线路始端之间沿线的各采样点的反射波的影响；

计算模块330选取线路始端至更新的线路始端之间沿线的各采样点中幅值最大的反射波完成后备定位计算。

优选的，若配电网的线路发生永久性故障，通过手动产生暂态行波作为主动注入所述初始行波信号。

优选的，计算模块330采用高斯小波信号对采集到暂态电压波形进行分解变换，其中，分解变换为高斯小波信号y(i)分解为近似系数a(i)和细节系数d(i)：y(i)＝a(i)+d(i)，a(i)为低频部分，d(i)为高频部分；

其中，初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值在0.4～0.5范围之间，其中，当分支线路的数量加一递增时，根据初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值通过等比例乘以0.25所得到的第二比值判断分支线路的总数量。

优选的，多采样点至少包括第一采样点及第二采样点，计算模块330分别计算第一采样点的分支路线的末端至第一采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₁)、第一采样点的分支路线的主干线路端至第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(l₂)、第一采样点的分支路线的末端至故障点的距离(l₂+d₁+Δd)得到第一向量：P1{d₁、l₂、l₂+d₁+Δd}；

计算模块330分别计算第二采样点的分支路线的末端至第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₂)、第二采样点的分支路线的末端至故障点的距离(d₂+Δd)得到第二向量：P2{d₂、d₂+Δd}；

计算模块330将第一向量的定位结果由第一采样点的末端递推到第一采样点的主干线路端，第一向量减d₁，将第二向量的定位结果由第二采样点的末端递推到第二采样点的主干线路端上，第二向量减d₂，由第一向量及第二向量分别得到：

第三向量：P3{0、l₂-d₁、l₂+Δd}；

第四向量：P4{0、Δd}；

计算模块330将第三向量的定位结果由第一采样点的主干线路端递推到线路始端，第三向量加l₁，第四向量的定位结果由第二采样点的主干线路端递推到线路始端上，第四向量加l₁+l₂，由第三向量及第四向量分别得到：

第五向量：P5{l₁、l₁+l₂-d₁、l₁+l₂+Δd}；

第六向量：P6{l₁+l₂、l₁+l₂+Δd}；

计算模块330根据线路始端到第一采样点的主干线路端的距离、线路始端到第二采样点的主干线路端的距离、线路始端到故障点的距离、第五向量及第六向量得到距离合集矩阵为：

D₁₃≈D₂₃≈D₃₃＝Σl_n+Δd；

对距离合集矩阵进行列计算定位主干线路端与故障点端的距离为Σl_n+Δd。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于多采样点的配电网故障的主动行波定位方法，其特征在于，所述主动行波定位方法包括：

设置主动注入初始行波信号；

设置由所述初始行波信号经过多采样点的其中之一及故障点后分别产生对应的反射波，各采样点对应其分支路线，其中，根据所述初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量，分支路线包括末端及主干线路端；

根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与所述线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与所述线路始端和所述故障点端的距离合集矩阵，对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离。

2.根据权利要求1所述的主动行波定位方法，其特征在于，在所述“根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与所述线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与所述线路始端和所述故障点端的距离合集矩阵，对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离”之后，所述主动行波定位方法还包括：

当所述初始行波信号的幅值偏低或所述分支线路的数量过多时；

选择距离所述故障点最近的采样点为更新的线路始端，所述更新的线路始端为距离所述线路始端最远的采样点；

通过排除法消除所述线路始端至所述更新的线路始端之间沿线的各采样点的反射波的影响；

选取所述线路始端至所述更新的线路始端之间沿线的各采样点中幅值最大的反射波完成后备定位计算。

3.根据权利要求1所述的主动行波定位方法，其特征在于，所述“设置由线路始端采样点主动注入初始行波信号”包括：

若配电网的线路发生永久性故障，通过手动产生暂态行波作为主动注入所述初始行波信号。

4.根据权利要求1所述的主动行波定位方法，其特征在于，所述“根据所述初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量”包括：

采用高斯小波信号对采集到暂态电压波形进行分解变换，其中，所述分解变换为所述高斯小波信号y(i)分解为近似系数a(i)和细节系数d(i)：

y(i)＝a(i)+d(i)，a(i)为低频部分，d(i)为高频部分；

所述初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值在0.4～0.5范围之间，其中，当分支线路的数量加一递增时，根据所述初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值通过等比例乘以0.25所得到的第二比值判断分支线路的总数量。

5.根据权利要求1所述的主动行波定位方法，其特征在于，所述“根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与所述线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与所述线路始端和所述故障点端的距离合集矩阵”包括：

分别计算第一采样点的分支路线的末端至第一采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₁)、第一采样点的分支路线的主干线路端至第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(l₂)、所述第一采样点的分支路线的末端至所述故障点的距离(l₂+d₁+Δd)得到第一向量：P1{d₁、l₂、l₂+d₁+Δd}；

分别计算所述第二采样点的分支路线的末端至所述第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₂)、所述第二采样点的分支路线的末端至所述故障点的距离(d₂+Δd)得到第二向量：P2{d₂、d₂+Δd}；

将所述第一向量的定位结果由所述第一采样点的末端递推到所述第一采样点的主干线路端，所述第一向量减d₁，将所述第二向量的定位结果由所述第二采样点的末端递推到所述第二采样点的主干线路端上，所述第二向量减d₂，由所述第一向量及所述第二向量分别得到：

第三向量：P3{0、l₂-d₁、l₂+Δd}；

第四向量：P4{0、Δd}；

将所述第三向量的定位结果由所述第一采样点的主干线路端递推到所述线路始端，所述第三向量加l₁，所述第四向量的定位结果由所述第二采样点的主干线路端递推到所述线路始端上，所述第四向量加l₁+l₂，由所述第三向量及所述第四向量分别得到：

第五向量：P5{l₁、l₁+l₂-d₁、l₁+l₂+Δd}；

第六向量：P6{l₁+l₂、l₁+l₂+Δd}；

根据所述线路始端到所述第一采样点的主干线路端的距离、所述线路始端到所述第二采样点的主干线路端的距离、所述线路始端到所述故障点的距离、所述第五向量及所述第六向量得到所述距离合集矩阵为：

D₁₃≈D₂₃≈D₃₃＝Σl_n+Δd；

对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离为Σl_n+Δd。

6.一种基于多采样点的配电网故障的主动行波定位系统，其特征在于，所述主动行波定位系统包括：

注入模块，所述注入模块主动注入初始行波信号；

筛选模块，所述筛选模块由所述初始行波信号经过多采样点的其中之一及故障点后分别产生对应的反射波，各采样点对应其分支路线，其中，所述筛选模块根据所述初始行波信号的幅值及反射波的幅值的比值筛选出分支线路的数量，分支路线包括末端及主干线路端；

计算模块，所述计算模块根据各采样点的分支路线的末端、主干线路端与所述线路始端和故障点端的反射波计算各采样点与所述线路始端和所述故障点端的距离合集矩阵，所述计算模块对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离。

7.根据权利要求6所述的主动行波定位系统，其特征在于，当所述初始行波信号的幅值偏低或所述分支线路的数量过多时，所述计算模块选择距离所述故障点最近的采样点为更新的线路始端，所述更新的线路始端为距离所述线路始端最远的采样点；

所述计算模块通过排除法消除所述线路始端至所述更新的线路始端之间沿线的各采样点的反射波的影响；

所述计算模块选取所述线路始端至所述更新的线路始端之间沿线的各采样点中幅值最大的反射波完成后备定位计算。

8.根据权利要求6所述的主动行波定位系统，其特征在于，若配电网的线路发生永久性故障，通过手动产生暂态行波作为主动注入所述初始行波信号。

9.根据权利要求6所述的主动行波定位系统，其特征在于，所述计算模块

采用高斯小波信号对采集到暂态电压波形进行分解变换，其中，所述分解变换为所述高斯小波信号y(i)分解为近似系数a(i)和细节系数d(i)：

y(i)＝a(i)+d(i)，a(i)为低频部分，d(i)为高频部分；

其中，所述初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值在0.4～0.5范围之间，其中，当分支线路的数量加一递增时，根据所述初始行波信号的幅值除反射波的幅值的第一比值通过等比例乘以0.25所得到的第二比值判断分支线路的总数量。

10.根据权利要求6所述的主动行波定位系统，其特征在于，所述计算模块分别计算第一采样点的分支路线的末端至第一采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₁)、所述第一采样点的分支路线的主干线路端至第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(l₂)、所述第一采样点的分支路线的末端至所述故障点的距离(l₂+d₁+Δd)得到第一向量：P1{d₁、l₂、l₂+d₁+Δd}；

所述计算模块分别计算所述第二采样点的分支路线的末端至所述第二采样点的分支路线的主干线路端的距离(d₂)、所述第二采样点的分支路线的末端至所述故障点的距离(d₂+Δd)得到第二向量：P2{d₂、d₂+Δd}；

所述计算模块将所述第一向量的定位结果由所述第一采样点的末端递推到所述第一采样点的主干线路端，所述第一向量减d₁，将所述第二向量的定位结果由所述第二采样点的末端递推到所述第二采样点的主干线路端上，所述第二向量减d₂，由所述第一向量及所述第二向量分别得到：

第三向量：P3{0、l₂-d₁、l₂+Δd}；

第四向量：P4{0、Δd}；

所述计算模块将所述第三向量的定位结果由所述第一采样点的主干线路端递推到所述线路始端，所述第三向量加l₁，所述第四向量的定位结果由所述第二采样点的主干线路端递推到所述线路始端上，所述第四向量加l₁+l₂，由所述第三向量及所述第四向量分别得到：

第五向量：P5{l₁、l₁+l₂-d₁、l₁+l₂+Δd}；

第六向量：P6{l₁+l₂、l₁+l₂+Δd}；

所述计算模块根据所述线路始端到所述第一采样点的主干线路端的距离、所述线路始端到所述第二采样点的主干线路端的距离、所述线路始端到所述故障点的距离、所述第五向量及所述第六向量得到所述距离合集矩阵为：

D₁₃≈D₂₃≈D₃₃＝Σl_n+Δd；

对所述距离合集矩阵进行列计算定位所述主干线路端与所述故障点端的距离为Σl_n+Δd。