1.一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法,其特征是,包括如下步骤:
步骤1)在输电网中检测到故障后,分别提取各个测量点的原始电压行波信号,对其进行相模变换,得到线模电压行波信号和零模电压行波信号;
步骤2)获取各测量点线模、零模电压行波首波头到达时刻,利用下式计算母线n处的电压模量行波到达时间差:△tn_actual=tz_n_actual-ta_n_actual,其中,ta_n_actual和tz_n_actual分别代表在母线n上获取的线模、零模电压行波的实际到达时刻;
步骤3)根据步骤2)的计算结果,构建实际的电压模量行波到达时间差向量:T△_actual=[△t1_actual,△t2_actual,…,△tN_actual],其中,T△_actual是实际的到达时间差向量,N是安装的测量设备的总数;
步骤4)寻找电压模量行波到达时间差向量中最小值所对应的母线,并利用以下判据确定故障区域:
(a)如果最小值的个数为1,则故障区域包含了与母线Nf连接的所有线路;
(b)如果最小值的个数为2,则认为实际故障位置位于两个相等最小元素值所对应的母线间的线路中点处, 其中,Nf是T△_actual中最小值所对应的母线编号;
步骤5)利用虚拟故障点法,在故障区域的每一条线路 中,从Ni端开始按照固定步长△x设置虚拟故障点,并假设在所设置虚拟故障点Ff处依次发生故障;
故障区域内任意母线Ni和Nj处测量到的电压模量行波到达时间差的理论值依次为和 其中, 是虚拟故障点Ff和母线Ni之间的距离;
步骤6)定义 为 与 的比值,如下式所示:步骤7)考虑测量误差,对实际测量得到的电压模量行波到达时间差的比值进行修正,共有9种情况,从而构造向量
其中,tErr表示测量误差, 表示其中任一元素;
步骤8)根据步骤6)-7)的结果,对于 中的每一个元素 k=1,
2,...,9,求出理论和修正后实际比值之间的差值的绝对值为 其中进而构造向量
最后基于虚拟故障点法,构
造分块矩阵 其中,M为母线Ni和母线Nf之间所设置虚拟故障点的总数;
步骤 9) 将步 骤 8) 中 的结 果 代 入下 面 的 判据 ,以 识 别 故障 线 路 :其中向量
步骤10)根据步骤9)中得到的故障线路,设为 判断在Nf处测量到的电压模量到达时间差的可靠性,决定是否将该处的信息用于进一步的故障精确定位;
步骤11)在识别出故障线路后,通过查找故障线路所对应的各 向量中的最小值,可以获得由多个疑似故障位置组成的集合;其中,步骤12)在构建用于精确故障定位的目标函数之前,先剔除明显错误的疑似故障位置,之后构造如下所示的目标函数,求解得到实际的故障位置:其中,f(·)是用于计算精确故障位置的目标函数,xF是待求的实际故障位置,LF是故障线路的总长度。
2.根据权利要求1所述的一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法,其特征是,所述步骤2)中电压模量行波首波头的到达时刻利用离散小波变换和Teager能量算子相结合的波头识别方法得到,具体步骤如下:①在每个测量点采集电压模量行波信号;
②对采集到的信号应用4层db6小波分解并提取d1层的细节系数;
③进行细节系数的小波重构;
④计算获得的重构系数的小波Teager能量Ψe;
⑤记录Ψe模极大值所对应的时刻。
3.根据权利要求1所述的一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法,其特征是,所述步骤5)中计算电压模量行波到达时间差理论值的具体内容如下:其中, 是虚拟故障点Ff和母线Ni之间的最短路径, 是虚拟故障点Ff和母线Nj之间的最短路径,v1是线模电压行波的波速,v0是零模电压行波的波速。
4.根据权利要求3所述的一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法,其特征是,所述虚拟故障点Ff与母线Ni和Nj之间的最短路径计算采用以下方法:将故障区域划分为三种基本的拓扑结构:三角形、环形和径向拓扑结构,根据母线Ni、Nj、Nf三者间的位置关系,判断其所属的拓扑结构;分别计算虚拟故障点Ff到母线Ni和Nj的最短路径。
5.根据权利要求1所述的一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法,其特征是,所述步骤7)中测量误差tErr的取值为1μs。
6.根据权利要求1所述的一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法,其特征是,所述步骤10)中判断在Nf处的信息是否可用于进一步精确定位的判据如下:其中, 是母线Nf处的实际到达时间差,△tLim是时间差阈值。
7.根据权利要求6所述的一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法,其特征是,所述△tLim=3μs。
8.根据权利要求1所述的一种非同步采样电网暂态行波模量时间差的故障定位方法,其特征是,所述步骤12)中采用等区间搜索算法求解得到实际的故障位置。