基于行波模量传输时差的多端融合配电网故障定位方法与流程

技术特征：
1.一种基于行波模量传输时差的多端融合配电网故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对于拓扑结构确定的配电网，在主干线路首末两端和分支线末端配置行波检测装置，故障发生时由行波检测装置采集故障信息；步骤2：根据凯伦贝尔变换对发生单相接地故障后的三相电压信息进行解耦变换，得到线模行波分量和零模行波分量；步骤3：选择合适的小波变换，标定线模行波和零模行波的初始行波波头到达时刻，得到线模行波和零模行波波头到达时刻时间差
△
t；步骤4：根据故障距离与零模行波速度的关系以及故障距离与行波波头李氏指数α的关系，从中找出零模行波速度与行波波头李氏指数α的对应关系；步骤5：根据得到的试验数据，利用深度学习模型拟合零模行波速度与行波波头李氏指数α的关系；步骤6：确定零模行波速度与行波波头李氏指数α的拟合曲线后，根据故障零模行波初始波头频率计算出零模行波速度v0，线模行波波速v1采用经验波速，v1＝2.98
×
108m/s，利用基于模量传输时差测距原理计算故障距离s，计算公式为：
△
t为零模行波波头与线模行波波头的时差；步骤7：根据步骤6的测距方法，分别计算出各行波检测点到故障点f的距离，利用各故障距离和区段长度信息确定故障区段，进而确定故障精准位置。2.如权利要求1所述的基于行波模量传输时差的多端融合配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤1中，在电网中优化配置行波检测装置时，首先考虑的是该网络中自由度最小的节点，即末梢位置。3.如权利要求1所述的基于行波模量传输时差的多端融合配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤2中，对三相电压进行凯伦贝尔变换，解耦得到α、β和0模三个独立的模分量，变换过程如公式所示：式中，u
α
表示α模分量电压，u
β
表示β模分量电压，u0表示0模分量电压，表示凯伦贝尔变换后的α模分量电压，表示凯伦贝尔变换后的β模分量电压，表示凯伦贝尔变换后的0模分量电压。4.如权利要求1所述的基于行波模量传输时差的多端融合配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤3中，利用小波的奇异性检测原理把外观上不明显、位置不易精确确定的特征点转换为特征明显、位置可精确确定的另一种特征点，准确的定位出波头的到达时刻，其中二进小波作为连续小波和离散小波的中间状态，分析模极大值变化规律及特点；采用3阶中心b样条小波，取小波变换第6尺度下的模极大值来标定波头到达时刻。
5.如权利要求1所述的基于行波模量传输时差的多端融合配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤4中，通过在仿真中设置不同的故障距离s，根据公式计算出此故障距离s对应的零模行波速度v0，得出零模行波速度与故障距离的关系；行波波头李氏指数(α)与小波变换模极大值的关系如下公式所示：log2|wf(h，t)]≤log
2 a (α 1/2)log
2 h式中，wf(h，t)为小波变换系数，h为小波变换尺度，a为常数，α为李氏指数，当且仅当左边小波变换系数为小波模极大值时等号成立，根据模极大值计算出波头李氏指数，得出李氏指数与故障距离的关系。6.如权利要求1所述的基于行波模量传输时差的多端融合配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤5的具体过程如下：
①
设置训练集、验证集、测试集的比例；
②
设置隐藏层个数；
③
为实现更准确拟合，选择br算法；
④
得出拟合曲线，进行拟合效果分析；
⑤
若拟合效果不佳，调整训练集、验证集、测试集的比例或者隐藏层个数，再进行训练。7.如权利要求1所述的基于行波模量传输时差的多端融合配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤7的流程如下：(1)按有小到大顺序重新排列计算得出的各行波检测点到故障点的距离；(2)选取前三个故障距离数值[x1 x2 x3]，故障一定发生在这三个数值对应的行波检测点构成的区域中；(3)由前三个故障距离数值构成故障距离对角矩阵d:(4)三个对应的行波检测点到邻近分支点的距离长度构成比较对角矩阵p:式中l1、l2、l3表示距离对角矩阵d中对角线元素对应行波检测点到邻近分支点距离长度。(5)故障距离矩阵与比较矩阵相减得到判定矩阵e:(6)如果得到的判定矩阵e的对角元素中有一个元素小于0，另外两个元素大于零，则可以判定故障点位于小于0的对角元素对应的行波检测点到邻近分支点之间，有以下三种情
形：如果得到的判定矩阵的对角元素都大于0，则可以判定故障点位于三个行波检测点各自邻近的分支节点构成的区域之间。(7)确定故障区段后，利用各个行波检测点所测得的故障距离中的最小值进行精准定位。

技术总结
本发明属于配电网保护与控制领域，涉及一种基于行波模量传输时差的多端融合配电网故障定位方法。通过对故障行波的线模和零模分量进行分析，通过小波变换标定零模和线模分量到达时刻获得时间差，利用深度学习拟合零模波速度与故障距离的关系曲线，确定零模行波速度，通过基于模量传输时间差测距原理得到故障距离，在原理上不需要精准对时，同时能保持较高的测距精度。且本发明通过融合分析多个行波检测装置的测距结果，首先判断出故障所在区段，进而进一步精准定位故障点位置，定位流程简单，所涉及矩阵维数低且不受分支节点数量多少的影响，计算量较小。计算量较小。计算量较小。


技术研发人员：邓志祥 林杰文 潘建兵 徐在德 郝钰
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/2/28