本發(fā)明涉及配電網(wǎng)故障定位技術(shù)，具體是混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法。
背景技術(shù)：
：單相接地故障是配電網(wǎng)中發(fā)生幾率最高的一種故障，為提高供電可靠性，我國的6～35kV中壓配電網(wǎng)一般采用小電流接地運行方式，該運行方式包括中性點不接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點經(jīng)高阻(零序綜合電抗與正序綜合電抗之比大于等于4)接地系統(tǒng)。由于配電網(wǎng)采用中性點不接地運行方式，發(fā)生單相接地故障后線電壓仍然保持對稱，故障對三相用電設備的運行無影響，系統(tǒng)可按規(guī)程規(guī)定繼續(xù)運行2小時左右，在此期間值班人員應及時尋找接地故障點并排除故障。為了快速尋找接地故障點，目前人們常常采用配電網(wǎng)行波定位法來定位故障點至母線端的距離。然而，配電網(wǎng)行波定位法并非在所有的線路上均適用，對于復雜結(jié)構(gòu)的架空線、電纜混聯(lián)線路，其架空線和電纜的行波參數(shù)不同，故障行波在兩種線路上的幅值衰減、波速度變化特性和頻散程度存在差異，架空線、電纜轉(zhuǎn)換處的波阻抗不連續(xù)點增加了行波在線路中的折反射復雜程度，反射波頭不易辨識，行波在混聯(lián)線路中的頻散現(xiàn)象所引起的波形畸變會對波頭到達時刻產(chǎn)生干擾，若采用配電網(wǎng)行波定位法定位架空線、電纜混聯(lián)線路的單相接地故障，會出現(xiàn)較大的偏差。如何定位架空線、電纜混聯(lián)線路的單相接地故障，這成為目前人們普遍關(guān)注的問題，然而，現(xiàn)今沒有解決相應技術(shù)問題的文獻資料，也未見任何相關(guān)的報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法，其用于配電網(wǎng)架空線、電纜混聯(lián)線路單相接地故障檢測時便于快速、精確的定位故障區(qū)段。本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法，包括以下步驟：步驟一、在變電站母線端檢測故障點產(chǎn)生的三相行波；步驟二、對步驟一獲取的三相行波進行相模變換得到零模和線模電壓；步驟三、對步驟二中得到的母線端零模和線模行波進行小波去噪和兩層以上的小波包頻帶分解和重構(gòu)，并將母線端至每個線路末端均作為一條路徑，建立所有路徑上的模量時間差與故障距離之間的對應關(guān)系；步驟四、利用步驟三得到的模量時間差與故障距離的對應關(guān)系并根據(jù)各路徑上的神經(jīng)網(wǎng)絡獲取故障點與母線端之間的距離；步驟五、利用步驟四中得到的故障距離判定故障區(qū)段。本發(fā)明對母線端零模和線模行波進行小波去噪和兩層以上的小波包頻帶分解和重構(gòu)，能得到頻散程度較低的頻帶信號。本發(fā)明通過小波變換對小波包重構(gòu)的行波模量進行初始波頭標定，從而確定零模分量和線模分量到達母線端的時刻。進一步的，所述步驟二中對母線端檢測的三相行波進行相模變換的公式如下：u0=13(Ua+Ub+Uc)]]>u1=13(Ua-Ub)]]>其中，u0為零模電壓，u1為線模電壓，Ua、Ub及Uc為母線端采集到的三相電壓。進一步的，所述步驟三中的小波去噪采用變閥值函數(shù)，閥值函數(shù)為：w^j,k=0,|wj,k|<λkwj,k,|wj,k|≥λk]]>式中，為用于重構(gòu)信號的小波系數(shù)，wj,k為小波分解第k層的第j個系數(shù)，為小波分解第k層的閥值，為通用閥值，σ＝median(|wj,1|)/0.6745為噪聲標準方差，N為信號點數(shù)。本發(fā)明的小波去噪采用變閥值函數(shù)，具有良好的去噪性能。進一步的，所述步驟四獲取故障點與母線端之間距離的公式如下：s=v1v0v1-v0Δt]]>其中，v0為零模檢測波速度，v1為線模檢測波速度，△t為模量時間差，s為故障點與母線端之間的距離。進一步的，所述步驟五中判定故障區(qū)段具體包括以下步驟：判斷是否存在兩條以上路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡擬合的故障距離一致，若是則故障點位于其公共部分，若否，則各路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡的故障距離均不同，采用各故障距離除以相應的線模波速度，得到線模行波在母線端和故障點之間往返所需的時間，通過驗證線模行波在這些時刻是否存在故障點反射波頭來判斷故障距離的真?zhèn)危罱K確定故障區(qū)段。本發(fā)明應用時，利用神經(jīng)網(wǎng)絡擬合行波模量時間差與故障距離的對應關(guān)系得到故障距離，通過驗證各擬合故障距離所對應的故障點線模反射波頭是否存在來判定故障區(qū)段。本發(fā)明通過小波包變換并逐層分析的方法得到較為準確波頭標定時刻以及模量時間差與故障距離的對應關(guān)系，有利于神經(jīng)網(wǎng)絡的擬合，并能降低混聯(lián)線路中行波頻散對波頭標定的影響。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明為基于行波模量速度差和神經(jīng)網(wǎng)絡的混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法，原理簡單，在具體實施時只需單端電氣量，無需時間同步和額外設備，且本發(fā)明應用時能避免在混聯(lián)線路中進行復雜的模量波速度迭代、計算等復雜問題，易于實現(xiàn)，便于實現(xiàn)快速定位。(2)本發(fā)明利用小波變換標定零模電壓和線模電壓的波頭到達時刻，能提升本發(fā)明應用時測距的精確度。(3)本發(fā)明利用小波包變換將行波模量分解到若干個互不重疊的窄頻帶上并選取適當層數(shù)上的低頻率頻帶進行重構(gòu)，降低了混聯(lián)線路中行波頻散對波頭標定的影響，波頭標定更為準確，神經(jīng)網(wǎng)絡擬合效果更理想，能提升本發(fā)明定位故障區(qū)段的精確度。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：圖1為本發(fā)明一個具體實施例的流程圖；圖2為基于PSCAD/EMTDC搭建的一種具體混聯(lián)線路拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖3為圖2所示混聯(lián)線路第一層小波包分解后的對應關(guān)系圖；圖4為圖2所示混聯(lián)線路第二層小波包分解后的對應關(guān)系圖；圖5為圖2所示混聯(lián)線路第三層小波包分解后的對應關(guān)系圖；圖6為圖2所示混聯(lián)線路第四層小波包分解后的對應關(guān)系圖；圖7為圖2所示混聯(lián)線路各路徑上擬合距離的第一個反射波頭驗證情況示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。如圖1所示，混聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的定位方法，包括依次進行的以下步驟：步驟1、在變電站母線端檢測故障點產(chǎn)生的三相行波；步驟2、對獲取的三相行波進行相模變換得到零模和線模電壓；步驟3、對得到的母線端零模和線模行波進行小波去噪和兩層以上的小波包頻帶分解和重構(gòu)，并將母線端至每個線路末端均作為一條路徑，建立所有路徑上的模量時間差與故障距離之間的對應關(guān)系；步驟4、利用得到的模量時間差與故障距離的對應關(guān)系并根據(jù)各路徑上的神經(jīng)網(wǎng)絡獲取故障點與母線端之間的距離；步驟5、利用得到的故障距離判定故障區(qū)段。本發(fā)明在具體實施時，對母線端檢測的三相行波進行相模變換的公式如下：u0=13(Ua+Ub+Uc)]]>u1=13(Ua-Ub)]]>其中，u0為零模電壓，u1為線模電壓，Ua、Ub及Uc為母線端采集到的三相電壓。本發(fā)明在具體實施時，小波去噪采用變閥值函數(shù)，閥值函數(shù)為：w^j,k=0,|wj,k|<λkwj,k,|wj,k|≥λk]]>式中，為用于重構(gòu)信號的小波系數(shù)，wj,k為小波分解第k層的第j個系數(shù)，為小波分解第k層的閥值，為通用閥值，σ＝median(|wj,1|)/0.6745為噪聲標準方差，N為信號點數(shù)。本發(fā)明應用時，對比不同小波包分解層數(shù)、不同小波基下得到的模量時間差與故障距離的對應關(guān)系，選取其中單調(diào)性最理想的對應關(guān)系訓練每條路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡(模量時間差與故障距離分別作為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入和輸出)，并以該對應關(guān)系的小波包分解層數(shù)和小波基作為后續(xù)處理故障行波的設定。利用每條路徑上的故障距離與模量時間差的關(guān)系分別訓練各路徑對應的GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(GA為遺傳算法部分，BP為前饋神經(jīng)網(wǎng)絡，GA的作用是對BP參數(shù)進行優(yōu)化，使得BP擬合均方誤差最終達到要求)，通過擬合輸入與輸出的函數(shù)關(guān)系避免計算波速度。本發(fā)明在具體實施時，獲取故障點與母線端之間距離的公式如下：s=v1v0v1-v0Δt]]>其中，v0為零模檢測波速度，v1為線模檢測波速度，△t為模量時間差，s為故障點與母線端之間的距離。本發(fā)明在故障發(fā)生后，對測量端收到的故障行波進行頻帶分解、重構(gòu)和小波變換得到模量時間差，其中小波包分解層數(shù)、小波基等設定均與訓練神經(jīng)網(wǎng)絡時的設定一致。本發(fā)明判定故障區(qū)段具體包括以下步驟：判斷是否存在兩條以上路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡擬合的故障距離一致，若是則故障點位于其公共部分，若否，則各路徑的神經(jīng)網(wǎng)絡的故障距離均不同，采用各故障距離除以相應的線模波速度，得到線模行波在母線端和故障點之間往返所需的時間，通過驗證線模行波在這些時刻是否存在故障點反射波頭來判斷故障距離的真?zhèn)危罱K確定故障區(qū)段。實施例：如圖2所示為基于PSCAD/EMTDC搭建的一種具體架空線、電纜混聯(lián)線路拓撲結(jié)構(gòu)，其具體為10kV混聯(lián)配電網(wǎng)線路模型，各分支長度如圖2所示，以0.1km為間隔設置故障點并進行單相接地故障仿真實驗，在測量端A采集故障行波并進行信號去噪和4層小波包分解，重構(gòu)各分解層第一個頻帶上的零模行波和線模行波，對比不同層數(shù)的模量時間差與故障距離的對應關(guān)系，如圖3～圖6所示，由圖可見第三層小波包分解后的對應關(guān)系最佳，于是利用第三層模量時間差與故障距離的關(guān)系訓練四條路徑上的神經(jīng)網(wǎng)絡，其中A-B-C-D為路徑1，A-B-C-E為路徑2，A-B-F-G-H-I為路徑3，A-B-F-G-K為路徑4。在線路上任意位置設置單相接地故障點，如距離測量端16km處的CE區(qū)段，對故障行波進行三層小波包變換重構(gòu)并標定初始波頭，將其模量時間差輸入四條路徑上的神經(jīng)網(wǎng)絡，得到的故障距離分別為14.532km、15.786km，18.409km、14.015km，對應的各路徑線模檢測波速度分別為v1＝26.7083×104km/s、v2＝19.6655×104km/s、v3＝27.9758×104km/s和v4＝28.4145×104km/s，計算得反射波頭的驗證時刻τ1＝109μs，τ2＝163μs，τ3＝131μs，τ4＝98μs，驗證區(qū)間的半徑分別為r1＝1.50μs，r2＝2.03μs，r3＝1.43μs，r4＝1.41μs。如圖7所示，在路徑2的驗證區(qū)間R2內(nèi)存在小波變換系數(shù)模極大值，而其他路徑不存在故障點，因此驗證區(qū)間內(nèi)不存在故障點反射回來的線模波頭，于是可以判斷故障點發(fā)生在路徑2上，故障距離為15.786km。以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3