CN110632457A - 一种基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法 - Google Patents

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CN110632457A CN201910913283.1A CN201910913283A CN110632457A CN 110632457 A CN110632457 A CN 110632457A CN 201910913283 A CN201910913283 A CN 201910913283A CN 110632457 A CN110632457 A CN 110632457A
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CN201910913283.1A
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李民强
王琛
伍永泽
莫小向
唐朝裕
陈仁云
危秋珍
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Hechi Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Hechi Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors

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Abstract

本发明公开了一种基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，包括以下步骤：1)在馈线首端安装行波检测装置；2)从配电网馈线首端开始，每隔一段距离进行一次接地故障实验，记录故障行波时间序列，组成历史数据库；3)当配电网发生故障时，提取故障行波时间序列，命名为待测序列；4)通过相关系数算法计算待测序列与历史数据库中行波时间序列之间的相关系数；5)比较计算得到的相关系数，找到相关系数最大值，该条历史数据库中序列与待测序列相关性最高，其所对应的位置即可认为是故障位置。本方法对行波信号采样频率要求不高，无需精确提取故障行波波头，避免了传统行波定位算法对检测精度的高要求，适合配电网的应用场景。

Description

一种基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法
技术领域
本发明涉及一种基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法。
背景技术
配电网深入用户终端，运行环境复杂多变，人群活动密集，配电馈线穿行于树木和建筑之间，极易发生故障。现有配电网故障定位仅能通过安装于杆塔的故障指示器定位于杆塔之间，定位精度视故障指示器安装的密集程度而定，无法满足配电网运维要求。
行波定位是已成熟应用于输电网的故障定位方法，能够精确定位故障点。现有故障定位装置需精确检测行波波头，对行波检测装置的采样频率要求极高，因此行波检测装置成本高昂。将行波定位技术应用于配电网时，主要技术瓶颈在于配电网分支点众多，在各点安装具有高采样频率的行波检测装置投资巨大。因此，有必要研发无需高采样频率的配电网故障行波定位技术。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种易于实施，操作方便的基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种易于实施，操作方便的基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，包括以下步骤：
1)在配电网馈线及各分支首端安装行波检测装置；
2)从配电网馈线首端开始，每隔一段距离进行一次接地故障实验，记录各检测装置测量得到的行波时间序列，组成历史数据库；
3)当配电网发生故障时，由各线路首端的行波检测装置提取故障行波时间序列，命名为待测序列；
4)通过相关系数算法计算所测量得到的故障行波时间序列，与历史数据库中记录的行波时间序列之间的相关系数，相关系数算法为：
Figure RE-GDA0002263943170000021
5)比较计算得到的相关系数，找到相关系数最大值，该条历史数据库中的故障行波时间序列与待测序列相关性最高，其所对应的故障点即可认定为距离待测序列对应的故障点最近的位置，从而实现故障定位；
上述步骤2)中，“一段距离”可根据实际需求的定位精度而定。
上述的基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，其特征在于：
Figure RE-GDA0002263943170000022
Figure RE-GDA0002263943170000023
Cov(X,Y)＝E(XY)-E(X)E(Y)
上述的基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，其特征在于：
Figure RE-GDA0002263943170000024
式中T为时间序列长度设定值，可根据实际需求人为设定。
本发明的有益效果在于：通过相近点发生故障时，各检测点测量到的故障行波时间序列相关系数高的特点，在故障前基于配电网不同位置发生故障时的故障行波时间序列，并在故障发生时将提前记录的故障行波序列与待测序列进行比对，计算相关系数，再通过找到相关系数最大序列所代表的故障点实现故障定位。由于本方法是通过计算历史时间序列与待测时间序列的相关系数进行定位，因此对行波信号采样频率要求不高，无需精确提取故障行波波头，避免了传统行波定位算法对检测精度的高要求，适合配电网的应用场景。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2位配电网故障仿真模型。
表1位故障仿真模型的线路参数。
表2为在10kv等级配电网下，待测时间序列与提前测取的历史故障行波序列之间的相关系数。
具体实施方式
为了使本发明实施的技术方案与实现的功能更加清晰明了，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，针对配电网故障定位难题，提出的一种基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，包括以下步骤：
1)在配电网馈线及各分支首端安装行波检测装置；
2)从配电网馈线首端开始，每隔一段距离进行一次接地故障实验，记录各检测装置测量得到的行波时间序列，组成历史数据库；
3)当配电网发生故障时，由各线路首端的行波检测装置提取故障行波时间序列，命名为待测序列；
4)通过相关系数算法计算所测量得到的故障行波时间序列，与历史数据库中记录的行波时间序列之间的相关系数，相关系数算法为：
Figure RE-GDA0002263943170000031
5)比较计算得到的相关系数，找到相关系数最大值，该条历史数据库中的故障行波时间序列与待测序列相关性最高，其所对应的故障点即可认定为距离待测序列对应的故障点最近的位置，从而实现故障定位；
上述步骤2)中，“一段距离”可根据实际需求的定位精度而定。
上述的基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，其特征在于：
Figure RE-GDA0002263943170000041
Figure RE-GDA0002263943170000042
Cov(X,Y)＝E(XY)-E(X)E(Y)
上述的基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，其特征在于：
Figure RE-GDA0002263943170000043
Figure RE-GDA0002263943170000044
式中T为时间序列长度设定值，可根据实际需求人为设定。
线路端点处检测到的故障行波时间序列波形与配电网参数及故障位置有关，因此，配电网中相近位置发生故障时，各检测点测量到的故障行波时间序列存在较强的相似性。因此，相邻位置故障时，端点检测到的故障行波时间序列相关系数高。在故障前基于配电网不同位置发生故障时的故障行波时间序列，并在故障发生时将提前记录的故障行波序列与待测序列进行比对，计算相关系数，再通过找到相关系数最大序列所代表的故障点实现故障定位。
在仿真软件中搭建如图2所示的10kV配电网，该配电网通过一Y/△变压器从110kV侧受电，10kV侧包含4条线路，线路参数如表1所示。首先在线路 4的6个不同位置设置故障，故障设置位置如图中1-6号点所示，分别距离线路首端1km，2km、4km、5km、8km、9km。记录1-6号点故障时，线路首端的行波检测装置检测到的故障行波时间序列。然后，在线路4的4.9km处设置接地故障，由行波检测装置记录此时的故障行波时间序列，并将该序列设置为待测序列。分别计算待测序列与提前测到的故障时间序列之间的相关系数，将计算得到的6组相关系数列于表2。从表中可以看出，与待测序列相关系数最高的故障点为点4，说明故障位置距离点4最近，从而实现故障定位。在实际工程中应用本方法是，可通过增加历史故障行波时间序列的数量，即在配电网线路多设置历史故障点(如每隔100m设置一个历史故障点)，来增加故障定位精度。
表1
Figure RE-GDA0002263943170000051
表2
Figure RE-GDA0002263943170000052

Claims (4)

1.一种基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，包括以下步骤：
1)在配电网馈线及各分支首端安装行波检测装置；
2)从配电网馈线首端开始，每隔一段距离进行一次接地故障实验，记录各检测装置测量得到的行波时间序列，组成历史数据库；
3)当配电网发生故障时，由各线路首端的行波检测装置提取故障行波时间序列，命名为待测序列；
4)通过相关系数算法计算所测量得到的故障行波时间序列，与历史数据库中记录的行波时间序列之间的相关系数，相关系数算法为：
Figure FDA0002215328410000011
5)比较计算得到的相关系数，找到相关系数最大值，该条历史数据库中的故障行波时间序列与待测序列相关性最高，其所对应的故障点即可认定为距离待测序列对应的故障点最近的位置，从而实现故障定位。
2.根据权利要求1所述的基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，其特征在于：所述步骤2)中，“一段距离”可根据实际需求的定位精度而定。
3.根据权利要求2所述的基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，其特征在于：
Figure FDA0002215328410000012
Figure FDA0002215328410000013
Cov(X,Y)＝E(XY)-E(X)E(Y)。
4.根据权利要求3所述的基于暂态行波时间序列相关系数的配电网故障定位方法，其特征在于：
Figure FDA0002215328410000021
Figure FDA0002215328410000022
式中T为时间序列长度设定值，可根据实际需求人为设定。
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