基于多端行波信号分析的配电网故障定位研究
张琦舒勤董丽梅
（四川大学电气信息学院四川成都610065）
出了基于多端行波信号分析的技障定位方法.多端行波信号分析的技障定位方法是在配电网母线端和各个分支末端安浆故障行波检测装置通过定 摘要：配电网多为树型结构，线路复杂，分支众多，单纯的依靠单端测距原理或者双端测距原理都很难实脱对故障点的准确定位，针对这一问题提义分支践路的检测波速度，比较线路的检洲波速度和实际波速度的关系来判定效障区段然后采用双端测距公式农得效障点与测量点之间的距离.最终 实现对复杂配电网放障线路的定位.利用电磁暂态仿具软件PSCAD格建10IKV配电网络模型，结果表明，此方法能够实现对复杂配电网效障位置的准确定位，且不受越障接地电阻等因素的影响.
关键词：配电网行波多端检测故障定位
文章编号：1007-9416(2016)03-0040-03
文献标识码:A
中图分类号：TM713
1引言
波定位方法很难实现对线路中任意故障位置的准确定位考虑到配电网的复杂结构，越来越多的学者开始研究多端行彼故障定位方故障定位方法中最有效和研究最多的.但由于实际测量过程中，测 法-基于双端行波定位方法的多端行波故障定位是目前公认的性，到目前为止，还没有一种可以应用于实际的定位方法.针对这些 量装置故障，接地电阻、初始相角改变等都会影响故障定位的精确问题，本文提出了一种新额的配电网故障定位方法.在双端行波定位的基础上，采用多端测量时间进行故障区段选择和定位，利用波 速度作为线路故障区段的判别标准.通过检测故障初始行波波头到达各测量点的准确时间就可以实现对配电网故障位置的准确，快速 定位.
传统的电力线路故障定位研究大多都是针对高压输电线路或线路长度较短.配电网各端点、分支节点以及故障点处的波阻抗不 无分支线路的配电线路-，实际的配电系统分支众多，结构复杂，且连续，会造成故障折反射行波叠加在一起，且由于配电网线路中的电阻电容参数较大，造成故障电压行波波头幅值的衰减迅速，导致 在故障电压行波波形图中无法正确辨识波头的来源和反射行波的到达时间，因此在复杂的配电网线路中，单纯的依掌单端和双端行
2多端行波信号故障定位方法
2.1T型配电线路故障分支的判定
点O到端点M1M2和N1的距离分别为L和L，假设故障点 图2.1为传统T型配电线路，其中O为T型线路的分支节点，节
表3-1故障初始行波到达各检测点的采样点
测点位置 1 2 4 8点 系样 113 33 46 162 148 190 194 166
图2.1T型配电线路
表4-1不同故障区段的定位误差分析
故障区段 a 初始确点 0 侧距/Km 0 503 定位误差/Km 0.003 误差百分比 0.6%b c 1 1 1.6065 0.35 0.0065 0.05 0.4% 14%d 2 2 0.378 1.095 0.028 0.005 0.45% 7%g f 3 0 0.514 1.499 0.014 0.001 0.06%h S. 1.09 0.495 0.005 0.01 0.9% 1%4 6 1.13 0.405 0.005 0.07 1.25% 5.8%4 9 0.65 0 4465 0.05 0.0503 8.3% 10.7%m n Oh 0.5045 0.1 0.05 0.0045 0.9%7 0.083 0.017 17%0.156 0.006 [ 4%
图2.2树型配电网拓扑结构图
图3.1仿真拓扑结构图
收稿日期：20160122基金项目：四川省科技支撑计划项目(2014GZ0083 ).作者简介：张琦（1992一）女，四川广元人，硕士研究生，研究方向为配电网故障测距；舒勤（1958一），男，四川成都人，博士，研完方向为研究方向 为电力系统故障检测、现代信号处理、智能电网：董丽梅（1989一），女，山东泰安人，硕士研究生，研究方向为配电网故障测距.
表4-2同一故障点不同接地电阻的定位误差分析
误差百分比接地电阻 00 30:120012 区段选择过程 区段定位结果 00 初始潮点 2 测距/Km 1.095 定位误差/Km 0.005 0.45%10:0 100 30:120012 30:120012 00: 00 2 2 1.095 1.095 0.005 0 005 0.45% 0.45%500 1000.C2 30:120012 30:120012 00 00: 2 2 1.095 1.095 0.005 0.005 0.45% 0 45%5000Q 30:120012 00: 2 1.095 0.005 0.45%
为f，到节点O的距离为x I点发生故障后，故障行波到达三个测量点M1.M2和N1所用时间分别为和，由行波传输过程可求得线路M10 N1 M 01M2和M2O N2的波速度如下：
由（2-6）第一个公式可知故障位于区段M1-O或者区段O-NI第二个公式可知区段N2-O和区段O-N1均无故障，综上可知故障位于区段M1-0
当故障发生在T型线路之外和分支节点处时，分析过程和故障初步判定的故障分支节点进行验证，确保故障点唯一. 发生在分支区段上一致，对于节点处有多个分支的情况下，需要对
2.3故障测距
(21)
路中经过故障区段的共同端点作为起始端，利用公式对多个T型线 当故障区段是由多个T型线路共同确定时，可选择多个T型线路分别求取故障距离，取其均值作为最终的故障距离.在利用T型线路求取故障距离时，选取该T型线路中的正常分支线路计算波速度， 可以降低因接地电阻等因素造成的波速变化，减小计算误差.
为了区分线路中的实际波速度，定文检测波速度为经过分支节差之比.即： 点O的两条分支线路的距离差与初始行波到达相应检测端的时间
3实验仿真
(23)
3.1仿真模型
建立如图3.1所示的10KV配电网仿真图，其中检测点分别位于母线端和分支末端，0.1-.9为检测装置的位置，O.O.-O为树型配电网的分支节点，a.b.c--q为配电网的各分支区段，故障行波到达 各测量点的时间分别记为：，当线路发生单相接地故障后，故障行波将会沿着配网线路向整个配电网传播，利用线路末端的行 波检测装置检测故障初始行波波头的到达时间.
(24)
(25)
fx-f2O -M2.M2-O -N1.上的检测波速度. (23）、(24）和(2-5）式分别表示分支线路M1O -N1、M1-
3.2仿真计算
为10MHZ，考虑到行波的暂态周期比较短，将仿真运行时间设置为 行波的频率范围一般在10K-100K，仿真实验中将采样率设置0.01秒，文中利用采样点数代表行波到达时间，因采样频率已知，且 各组测得的电压波形起始时刻相同，因此可以通过计算采样点之差与采样周期的乘积得到两个测量点之间的时间差.
置，则线路检测波速度等于线路实际的波速度，若求取检测波速度 式（2-2）表明：若求取检测波速度的两个区段均不包含故障位的两个区段中的任何一个区段包含故障位置，则检测波速度不等于波速度的关系确定故障区段. 线路的实际波速度，因此可以通过判定各区段的检测波速度与实际
.故障初始行波波头到达各检测点的时间如表3-1： 假设故障发生在区段d的中间，初始相角为90，接地电阻为10
0.无故障，由（2-1).（2-4）可知线路中区段M1-O或区段O-M2有 在图2.1中，由（2-1）.（2-3）可知线路中区段MI-O和区段N1-故障，最终可知故障位于区段O-M2.若故障点距离节点O的距离型线路的分支节点O处. 趋近于0，则线路的检测波速度和实际波速度相等，即故障发生在T
4.9.7.8.取故障初始行波最先到达的前三个时间点，利用第二章介 时间按从小到大排列，则各测量点的序号顺序为1.2.3.0.6.5.绍的基于多端行波信号分析的故障定位方法确定故障位置：
求各区段的检测波速度V--V1-0-和V2-0- （1）测量点1.2和3组成T型线路，O为T型线路的分支节点，分别
2.2树型配电线路故障分支的判定
配电网线路绝大部分采用树型结构，任何繁琐的树型结构的配电网都可以简化为多个简单的T型线路，因此可以利用T型线路求故障区段的方法实现对复杂配电网故障区段的查找.
(31)
图2.2为树型配电网的拓扑结构图.其中：OOOO和O，为配电网线路的分支节点，M1 M2.NI N2 N3 N4N5和N6为配电 网线路中八个检测点，假设发生在某点位置的故障初始行波到达各个检测点的时间分别为，且各检测点的时间先后顺序直存在到时间依此逆增.
(32)
(33)
V-0.-=3.0*0可知故障可能位于区段c d或者f，由公式（3-3）可知区段e和[为非故 由公式（3-1）可知故障有可能位于区段c d或者e 由公式(3-2）障区段，因此初步判定故障位于区段c或者区段d.
如图2.2所示，故障发生在1处，选取故障初始行波波头最先到达检测端的三个时间L和1则M1-N1-N2组成T型线路，求T 型线路中各区段的检测波速度与线路实际波速度的关系：
间，则检测点1.2和0组成新的T型线路.则O为新T型线路的分支节 （2）由于故障区段不唯一，用测量点0的时间替换测量点3的时点，求取各区段的检测波速度Vo-0-√V1-和V-01-2
(34)
(26)
(35)
3*10-=3.0*10²由式(3-4）可知区段a.b.c为非故障区段，故判定故障发生在区段d.
通过两个T型线路找到的，则选择两个T型线路中都经过故障区段的共同测量点2（或测量点1）作为初始端点，求出故障点到初始端点的 距离.
2的距离为1.095Km，定位误差为5米， 故，故障点位于区段d，求取两式的平均距离，可知，距离测量点
4故障时不同因素对行波定位的影响
4.1不同故障区段对定住方法的影响
信号分析的故障定位方法的有效性，表4-1为故障初始相角90°，接 仿真实验过程中不断改变故障位置的发生区段，检验多端行波地电阻为10Q时仿真线路中故障区段的定位结果分析.
在表4-1中，当故障发生在区段n时，利用本文多端行波信号分析的故障定位方法将故障区段判定到节点O，出现这种情况的原因率为10MHZ时，行波仅在两个采样点之间的传输距离就达到30米. 是由于该组仿真实验中故障点和结点O的距离只有50米，面在采样因此在故障点距离结点O只有50米的情况下很容易产生误差，但误 差大小依然满足配网故障测距精度的要求.
4.2不同接地电阻对行波定位的影响
原因之一.文章利用PSCAD进行故障仿真，假设故障位于图3.1仿真 接地电阻值的大小是影响故障暂态行波信号幅值大小的主要模型中的区段d，故障距离测量点2有1.1Km，分别设定故障接地电 阻为：0Q、101000、500、1000Ω 5000.表42为同-故障位置不同接地电阻的误差分析.
...上接第39页
合的好处是保证系统灵活性.（3）采用MVC设计模式：MVC的设计模式中，真正实现了M（model) V(View) C（controller）三层分离 的目标.（4）面向对象设计与开发根据不同的应用类型，采用面向对象或面向过程的系统分析与设计方法，以软件的组装式生产为目标，强调各种粒度的软件重用、接口与表示和实现分离、统一对象模 型，继承和发展了传统软件工程.面向对象技术将计算看成是一个计算.对象具有保持能力和自主计算能力.面向对象设计和实现的 系统的演变过程，系统由对象组成，通过一系列的状态变化来完成重点是多个对象的网状组织结构和协同计算，而不是过程调用的层次结构，这样就在本质上适应了并发、分布系统及互联网的计算特 征，
4系统特点
应用管理终端和手持设备终端开展工作，实现在检修和调度班组安 （1）现场作业安全管理系统，采用集中部署的方式，各应用单位全防护措施及工作过程通过图片、文字信息传回，使运行管理人员在局里根据现场传回的图片文字信息，确定现场的安全情况下达作 业指令，杜绝随意性行为，(2）现场作业安全管理系统是一套基于GIS的智能巡检系统，是以GIS系统的图形数据，设备台帐数据为基础，
(36)
（3）对于选定的故障区段，求出具体的故障位置，该故障区段是5结语
参考文献
S
参考文献：
由表4-3可知，接地电阻值改变不影响对配电网线路故障位置时，接地电阻值的大小对本文多端行波信号分析的故障定位方法几 的准确定位，且定位误差仅为-5m，因此配电网发生单相接地故障乎没有影响.
本文利用PSCAD电磁暂态仿真软件，对多分支的复杂配电网进行单相接地故障仿真，实验表明基于多端行波信号分析的故障定为解决多分支复杂配电网故障定位间题的有效方法. 位方法不受故障位置，接地电阻的影响，数据处理过程简单，有望成
time fnequency wavelet. deposit fons for fault location in [1 JBorghetti A Bosetti M Nucci C A et a1. Integrated use ofdistributfon networks:theory and experimental valfdatlion [3]. IEEE Transact:1ons on Power De livery 201 0 25(4):31 3931 46.
[2]黄斌，万黎，王品，等.超高压线路单端行波数障定位系统的研究[J].高压 电界 2004 40(6):442445.
[3]唐金锐.尹项根，张暂，等.零模检测波速度的选代提取及其在配电211. 网单相接地故障定位中的应用 [0].电工技水学报 201 3 28(4):202
[4]季涛.基于暂态行波的配电线路故障测距研究[D].济南：山东大学控制理论与控制工程 2006.
[5]郑州，吕艳芽，王杰，等.基于小波变换的双增行波测距新方法[0]电网技术 2010 34(1):203207.
[6]向强铭，王首，陈堵秋，等，基于奇异值分解理论的双培行波故障测距的研究[0].电力系统保护与控制 2014 42（12):14-18.
[7]赵海锋，基于多塘行波的配电网单相接地故障定位系统[D].华北 电力大学电气与电子工程学院，2012.
[8]范新桥，乘永利.基于双端行波原理的多端输电线路故障定位新方 法[J].电网技木 201 3 37(1 ):261 268.
[9]徐岩，裘实.采用点散式测量的配电网电缆线路行波数障定位[].电网技术 2014 38(4):.
[10]采水利范新桥，尹金良.基于三点电流测量的输电线路行波故障定位新方法[J].电工术学报 2012 27(3):360267.
通过结合日常巡检工作，进行现场广泛调研，对工作进行深入总结，大量的数据分析，面建立的实时跟踪，高效的巡检工作管理流程.
技术的智能选检系统，通过对该系统的设计原则、系统结构和实施 本文设计一套以智能手机为硬件支撑、基于GPS技术和GIS等方案等进行详尽描述，将该系统应用到安全作业管理中，可以促进 作业人员的作业质量，控制现场作业的验收标准和安全风险，提高区城电网的可掌性，实现电网地理走向图系统、全网接线图系统、多媒体信息等在现场标准化作业系统的综合应用.
[1]马进，丁斌输电线路运检导航系统的开发与应用[].华北电力技
[2]在丽姆.暂能运检管理系统在电力线路退检中的应用探究[3].数 2013(10).[3]粪照字，传输线路运检的管理与支撑研究[3].信息安全与技术. 字技术与应用，2016（01）.2015(01).
