一种基于多端行波频率矩阵的复杂配电网故障定位方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115980514A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310138544.3(22)申请日2023.02.20(71)申请人国网湖北省电力有限公司武汉供电公司地址430012湖北省武汉市江岸区解放大道1701号申请人长沙理工大学(72)发明人曾海燕曾祥君陈爽张钟毓肖峥喻锟李航曾举鹏(74)专利代理机构武汉楚天专利事务所42113专利代理师胡盛登(51)Int.Cl.G01R31/08(2020.01)权利要求书3页说明书10页附图2页(54)发明名称一种基于多端行波频率矩阵的复杂配电网故障定位方法(57)摘要本申请涉及一种基于多端行波频率矩阵的复杂配电网故障定位方法，包括：在配电网各分支线路安装故障行波采集设备，定义配电网各分支节点对应的参考端；在真实故障发生前，基于配电网拓扑结构建立基准频率矩阵；真实故障发生后，建立故障频率矩阵，再用所建立的故障频率矩阵和基准频率矩阵做差得到故障判定矩阵；根据故障判定矩阵的特征，判定故障所在区域；按照故障点到参考端的路径不经过分支节点或经过分支节点数量最少为原则确定故障点的参考端，然后提取对应参考端检测到的故障固有频率主成分；计算出故障点位置。本申请在保证故障分支可靠判定的同时实现了频率分量与波速度相互匹配，大大提高了故障定位精度。CN115980514ACN115980514A权利要求书1/3页1.一种基于多端行波频率矩阵的复杂配电网故障定位方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤一：在配电网各分支线路安装故障行波采集设备，定义配电网各分支节点对应的参考端；步骤二：在真实故障发生前，假设各分支节点分别发生虚拟故障，对原始故障行波进行数据预处理，提取各端的基准固有频率主成分，基于配电网拓扑结构建立基准频率矩阵；步骤三：真实故障发生后，同样对原始故障行波进行数据预处理，提取各端的故障固有频率主成分，建立故障频率矩阵，再用所建立的故障频率矩阵和基准频率矩阵做差得到故障判定矩阵；步骤四：根据故障判定矩阵的特征，判定故障所在区域；步骤五：按照故障点到参考端的路径不经过分支节点或经过分支节点数量最少为原则确定故障点的参考端，然后提取对应参考端检测到的故障固有频率主成分；步骤六：计算与步骤五中所选取的固有频率主成分相匹配的故障行波波速，从而计算出故障点位置。2.根据权利要求1所述的一种基于多端行波频率矩阵的复杂配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤一中，各分支节点的参考端以该分支节点到参考端的路径不经过其他分支节点或经过其他分支节点数量最少为原则来确定。3.根据权利要求1所述的一种基于多端行波频率矩阵的复杂配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤二中，数据的预处理包括：采用凯伦贝尔相模变换提取故障行波线模分量，再通过经验模态EMD和快速傅里叶变换FFT对所提取的线模分量进行频谱分析，从而准确提取固有频率主成分，以一个含有m个分支节点和n个端点的多分支配电网为例，其基准频率矩阵如式（1）所示：（1）其中矩阵元素由式（2）得出：(2)B式中：vlight为光速，fEiPj为分支节点Pj，j=1,2,3……m，分别发生虚拟故障时，对应参考端Ei，i=1,2,3……n，分别检测到的基准固有频率主成分。4.根据权利要求1所述的一种基于多端行波频率矩阵的复杂配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤三中，以一个含有m个分支节点和n个端点的多分支配电网为例，当发生真实故障时，其故障频率矩阵如式（3）所示，其矩阵元素可由式（4）求出；而故障分支判定矩阵V可通过式（5）计算得出：2CN115980514A权利要求书2/3页（3）(4)R式中：vlight为光速，fEiPj为分支节点Pj，j=1,2,3……m，分别发生真实故障时，对应参考端Ei，i=1,2,3……n，分别检测到的故障固有频率主成分，(5)。5.根据权利要求1所述的一种基于多端行波频率矩阵的复杂配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤四中，根据步骤三所算出的故障分支判定矩阵V中的元素判断故障区域，其判据如下：分支节点Pj故障，以当V中第i列元素全部为0时，则可以判定故障发生在以端点Ei为参考端的分支节点Pj上，即：（6）式中，V(,i)为故障判定矩阵V中第i列的所有元素，如果矩阵中有两列或多列为0则可判定故障发生在以其所对应的端点为参考端的分支节点Pj上，分支EiPj故障，当第i列的所有元素均不大于0，第i行的所有元素均不小于0，则可以判定故障发生在以端点Ei为参考端的分支节点Pj与端点Ei之间的分支EiPj上，即（7）式中，V(,i)max为故障判定矩阵中第i列元素的最大值，V(i,)min为故障判定矩阵中第i行元素的最小值，分支节点PjPs之间故障，当故障判定矩阵V的