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专利号: 201910361647X
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.广域电流时间序列的配电网单相接地故障定位方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一:在配网线路沿线安装录波型故障指示器,任意两个故障指示器i、j之间的距离为Lij;当线路上发生单相接地故障时,沿线布置的故障指示器启动,判断故障区段并记录故障线路上各个故障指示器测量的零序电流相量;

步骤二:将故障线路多测点、多时刻的零序电流信号称作广域电流时间序列,假设故障点上游的故障指示器为p1,…,pm,下游的故障指示器为q1,…,qn,故障指示器测量数据的时刻分别为t1,…,ts,分别将测得的零序电流相量I(0)存放在矩阵I中;

步骤三:对于矩阵I的第k行,将故障点上游故障指示器pi、pi+1与故障点下游故障指示器qj-1、qj的零序电流相量I(0)代入下式构造故障定位函数:利用广域电流时间序列构造故障定位函数矩阵Y:

其中,Y的行表示同一时刻不同测点构造的故障定位函数,列表示不同时刻相同测点构造的故障定位函数;γ(0)与 分别为零序网络的传播常数和特征阻抗;

步骤四:将求解故障定位函数矩阵Y转化成求解非线性方程组的最小二乘解,使用混合粒子群算法在故障区段内搜索故障点的位置,当满足收敛条件时,停止迭代循环,输出种群的最优解位置,即为故障位置。

2.根据权利要求1所述的广域电流时间序列的配电网单相接地故障定位方法,其特征在于:步骤三中,故障定位函数的推导过程如下所示:对于零序参数恒定的线路,在已知线路始、末端零序电压电流相量的条件下,分别利用下两式计算任意点x处的零序电压、电流相量:其中,x为距线路始端的距离, 与 分别代表从线路始端、末端推算至x处的零序电流相量; 与 分别代表从线路始端、末端推算至x处的零序电压,二者之差的绝对值作为故障精确定位函数:选择pi与qj作为线路始、末端,利用上式构造故障定位函数

其中, 为距故障指示器pi的距离, 为pi与qj之间的距离,以pi作为线路首端计算pi+1处的电流,以qj作为线路末端计算qj-1处的电流:将上式移相可得:

将上式代入 消掉 与 可以得到仅包含电流相量与线路参数的故障定位函数:

其中,x代表的是距线路始端的距离,

3.根据权利要求1所述的广域电流时间序列的配电网单相接地故障定位方法,其特征在于:步骤四中,混合粒子群算法的目标函数为故障定位函数矩阵对应的残差平方和函数S(x),其中,m、n分别代表故障线路故障点上、下游区域的故障指示器数量,s代表故障指示器测量数据的时刻点数量。

4.根据权利要求1所述的广域电流时间序列的配电网单相接地故障定位方法,其特征在于:步骤四中,混合粒子群算法搜索故障位置的步骤如下所示:①初始化种群的数量N和粒子的初始位置X=[x1,x2,···,xN]和初始速度V=[v1,v2,···,vN];

②计算各个粒子对应的残差平方和S(x),初始化最优种群位置;

③利用下式更新每一个粒子的位置和速度:

vK+1=wvK+c1n1(pbest,K-xK)+c2n2(gbest,K-xK)xK+1=xK+vK+1

其中,xK为当前的粒子位置;xK+1迭代后的粒子位置;K表示迭代次数;pbest,K为当前粒子的最优解位置;gbest,K为整个种群的最优解位置;vK、vK+1为粒子速度;c1、c2为加速度常数;w为惯性权重;

④计算新粒子对应的残差平方和,以残差平方和最小为目标,更新当前粒子的最优解位置与种群的最优解位置,不断循环迭代,直至满足收敛条件,输出种群的最优解位置,即为故障位置。

5.根据权利要求4所述的广域电流时间序列的配电网单相接地故障定位方法,其特征在于:步骤④中,混合粒子群算法的收敛条件为迭代次数K>50或种群最优解对应的残差平方和S(x)