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专利号: 2017102325209
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.单端辐射型配电网单相接地故障的定位方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)在故障发生前,预先建立单端辐射型配电网系统的仿真模型,在系统子站母线处模拟单相接地故障,采集各馈线首端和末端处零模电压行波首波头信号,并提取这些信号中频率为ω的高频信号的幅值和相位;

(2)对于任一馈线,计算该馈线首端与末端的零模电压行波首波头信号中频率为ω的高频信号的幅值比以及相位差绝对值,得到n维幅值比向量和n维相位差向量,n为配电网系统中的馈线数;

(3)对于混合馈线,设某混合馈线由N段不同波阻抗线路组成,则该混合馈线的波阻抗不连续点的数目为N+1,分别在这N+1个点处模拟单相接地故障,采集N+1次该混合馈线首端和末端处零模电压行波首波头信号,并提取这N+1次信号中频率为ω的高频信号的幅值和相位,计算N+1次信号首端与末端的零模电压行波首波头信号中频率为ω的高频信号的幅值比以及相位差绝对值,得到N+1维幅值比向量和N+1维相位差向量;

(4)实际配电网发生故障后,按照步骤(1)的方法提取各馈线首端和末端处零模电压行波首波头信号中频率为ω的高频信号的幅值和相位,并按照步骤(2)的方法得到实际故障后的n维幅值比向量和n维相位差向量;

(5)计算步骤(2)得到的幅值比与步骤(4)得到的同一馈线的幅值比的比值,以及步骤(2)得到的相位差绝对值与步骤(4)得到的同一馈线的相位差绝对值的比值,得到n维幅值比比值向量和n维相位差比值向量;

(6)分别找出n维幅值比比值向量、n维相位差比值向量中的最大元素,若两个向量的最大元素对应的是同一馈线,则该馈线即为故障线路,若两个向量的最大元素对应的是不同馈线,则将n维幅值比比值向量的最大元素对应的馈线作为故障线路;

(7)若故障线路为混合馈线,将步骤(4)得到的n维幅值比向量和n维相位差向量中该故障线路对应的元素分别与步骤(3)得到N+1维幅值比向量和N+1维相位差向量中所有元素对应地进行比较,从N+1维幅值比向量和N+1维相位差向量中找出满足下式的元素:SARm≥a≥SARm+1

SPDw≤p≤SPDw+1

上式中,a为步骤(4)得到的n维幅值比向量中故障线路对应的元素,p为步骤(4)得到的n维相位差向量中故障线路对应的元素,SARm为N+1维幅值比向量中的第m个元素,SPDw为N+1维相位差向量中的第w个元素,m,w∈[1,N],若SARm与SPDw对应的是同一线路段,则该线路段为故障线路的故障线路段,若SARm与SPDw对应的是不同线路段,则SARm对应的线路段为故障线路的故障线路段;

(8)若故障线路为分支馈线,提取该分支馈线各分支点处零模电压行波首波头信号中频率为ω的高频信号的复向量;

(9)计算各分支点零模电压行波首波头信号中频率为ω的高频信号的复向量的能量,则能量最大的分支即为该故障线路的故障分支。

2.根据权利要求1所述单端辐射型配电网单相接地故障的定位方法,其特征在于:在采集零模电压行波首波头信号时,需要确定计算数据窗,其确定方法如下:(a)找寻零模行波信号的突变点,设测量点处采集的零模行波信号向量为U0=[u1,u2,...,uk-1,uk,uk+1,...,uL],其中L为信号总长度,若故障零模行波突变点为k,则应该同时满足如下两式:上式中,uk-2,uk-1,uk均不为零,ε为设定的阈值;

(b)选取突变点k前100个采样点及其后X个采样点作为计算数据窗,其中X由下式确定:上式中,Lmin为配电网中所有馈线中最短馈线的长度,v为频率为ω的高频零模电压行波的波速。

3.根据权利要求2所述单端辐射型配电网单相接地故障的定位方法,其特征在于:所述阈值ε=2。

4.根据权利要求1所述单端辐射型配电网单相接地故障的定位方法,其特征在于:采用S变换提取零模电压行波首波头信号中频率为ω的高频信号的幅值、相位和复向量。

5.根据权利要求1所述单端辐射型配电网单相接地故障的定位方法,其特征在于:零模电压行波首波头信号中高频信号的频率ω=45kHz。