基于电网异常可信区识别的行波测距网络校正方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及基于电网异常可信区识别的行波测距网络校正方法及系统。

背景技术

智能电网的建设，行波测距作为电力系统电力线路的故障精确定位技术得到广泛应用，单端定位技术反射波不好检测而应用受限，双端定位技术成为故障行波定位主流方向，因监测装置时间授时有误差或监测装置本身出现问题等情况，故障定位的可靠性低，广域网络定位充分地利用全网监测站点的故障行波信息，进行网络定位，进一步提高故障测距的可靠性和精确性。

目前，电力系统应用的行波测距系统，基本上为电流行波测距系统或电压行波测距系统，综合利用电流行波和电压行波进行行波测距技术上成为可能。网络定位方法中对路径寻优采用最短距离路径解耦，存在非最短路径上故障无法计算问题。多个故障定位结果拟合中采用权重加权求和方法，存在定位结果误差大的非可信结果影响最终定位结果准确性。申请号CN200710035479.2“电网故障行波定位方法”采用网络定位方法对故障定位结果进行权重加权求和得到最终故障点位置，可能存在监测点记录时间误差大时测距结果对定位结果影响情况。申请号CN201310032520.6“一种电力线路故障行波网络定位方法”利用最小二乘法对初始行波到达时间和行波传输距离的线性回归分析来修正故障初始行波的到达时间，存在电力系统故障点在定位死区内的时间修正错误问题。申请号CN201110044359.5“广域行波测距方法”利用广域行波信息确定扰动线路，进行扰动点的精确定位方法，存在扰动点在电力线路扰动点定位死区无法识别现象，带来扰动线路识别错误情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对当前电力线路异常时，异常网络测距确定计算路径存在异常点定位死区，某些监测点记录行波时间误差大影响拟合测距结果，进而影响定位异常点准确性问题，提出基于电网异常可信区识别的行波测距网络校正方法及系统，基于异常线路的双端变电站识别异常线路的不可信区域，删除不可信测距结果，对可信测距结果进行线性拟合，进而对异常定位点进行有效识别，实现电力线路异常点精确测距。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

基于电网异常可信区识别的行波测距网络校正方法，包括：

步骤1，识别广域电网中的异常线路；

步骤2，确定网络定位计算区域，获取计算区域内基于异常线路的网络定位计算路径集合；

步骤3，遍历计算路径集合，计算所有计算路径下不可信区域和基于行波测距的测距结果，并识别测距结果可信度；

步骤4，对可信的测距结果进行线性拟合，校正获得最终异常测距结果。

进一步地，异常线路包括故障线路或隐患线路；

其中，根据变电站的断路器开关量识别故障线路；

根据行波监测子站监测的变电站母线零序电压越界事件识别隐患线路，具体地：

在具有母线零序电压越界事件的变电站中，以最先收到行波的变电站作为基点变电站，依据主站系统中预先设定的变电站和线路网络拓扑关系，对基点变电站所有线路的双端变电站进行行波双端定位，定位结果中不是对应线路全长的线路为隐患线路。

进一步地，所述确定网络定位计算区域，具体根据异常线路两端变电站及其关联不大于两个跨站变电站的所有变电站构成网络定位计算区域。

进一步地，对计算区域的每条计算路径，根据其双端变电站与异常线路两端变电站之间的网络拓扑关系，运用相应的方法计算不可信区域。

进一步地，设异常线路两端变电站分别为站点A、B，异常线路AB的异常点到站点A的不可信距离为

（1）若计算路径两端变电站为异常线路两端变电站A、B，计算路径为线路AB，则异常线路AB的不可信距离为

（2）若计算路径两端变电站中的一个站点为异常线路AB的站点B，另一站点为异常线路AB的另一端站点A的相邻站点C，计算路径为线路CAB，则线路 CAB的不可信距离为

（3）若计算路径两端变电站分别为异常线路AB的两站端点A、B的相邻站点C和D，设计算路径为线路CBAD，则异常线路AB的不可信区域：

①计算路径为线路CBAD，则线路CBAD的不可信距离为

②计算路径CBAD中部分三角形路径CBA的不可信距离

计算路径CBAD中部分三角形路径BAD的不可信距离

③计算路径CBAD中异常线路AB的不可信距离

④综合四种不可信距离得到站点A的最终不可信距离为

进一步地，基于计算路径两端变电站的行波记录数据，对异常线路中的异常点进行双端定位计算，得到基于计算路径的测距结果。

进一步地，判断测距结果是否可信的方法为：若基于计算路径i下测距结果

进一步地，对可信的测距结果进行线性拟合得到最终异常测距结果具体为：将可信测距结果集合F的所有测距结果放到以L

基于电网异常可信区识别的行波测距网络校正系统，包括：

信号采集模块，安装于广域电网的各变电站，用于：采集变电站线路及母线的异常电压行波和电流行波信号、母线零序电压二次信号和线路断路器开关量信号；

行波监测子站，用于：对信号采集模块传送的信号进行调理后转化为数字信号，对信号进行标定时间戳，形成带时标的硬件行波和录波文件数据；

测距与预警主站系统，用于：接收电网监测内站点的数据，并上述任一项技术方案所述的基于电网异常可信区识别的行波测距网络校正方法。

进一步地，所述信号采集模块通过同轴电缆向行波监测子站传送信号数据，所述行波监测子站通过电力系统内网或APN专网将所述行波监测子站的数据传送给所述测距与预警主站系统。

有益效果

本发明运用基于电网异常可信区识别方法，采用基于双端定位的网络测距法进行异常点测距并识别可信测距结果，采用线性拟合方法将可信测距结果拟合，实现电力线路异常点精确测距。

附图说明

图1是本申请实施例所述行波测距网络校正系统的构成；

图2是本申请实施例所述行波测距网络校正方法的流程图；

图3是本申请实施例对基于异常线路的网络拓扑结构归一化后的示意图；

图4是本申请实施例所述线路AB发生异常的示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为依据开展，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，对本发明的技术方案作进一步解释说明。

如图1所示，一种基于电网异常可信区识别的行波测距网络校正系统，包括：信号采集模块、行波监测子站和测距与预警主站系统。

所述信号采集模块中，安装于广域电网的各变电站，用于：采集变电站的异常行波信号、母线零序电压二次信号和线路断路器开关量信号。具体地，开口式电压行波传感器套接于变电站内母线PT接地线、线路PT接地线、电缆接地线、变压器外壳接地线容性设备的接地线上，采集电力线路异常电压行波信号；开口式电流行波传感器套接于GIS进线套管、线路CT二次线上，采集电力线路异常电流信号；并联于母线零序电压二次侧获取母线零序电压信号和从线路断路器的辅助触点获得开关状态信号。

信号采集模块采集到的信号，通过同轴电缆按通道号分别接入行波监测子站。

行波监测子站，用于：对信号采集模块传送的信号进行调理后转化为数字信号，北斗和GPS双模模块对信号进行标定时间戳，形成带时标的硬件行波和录波文件数据。

行波监测子站再按照电力系统通讯协议要求，采用电力系统内网或APN专网通信方式将数据上传电力线路行波异常测距和预警主站系统。

测距与预警主站系统，用于实现基于电网异常可信区识别的行波测距网络校正：接收电网监测内站点的数据，并根据断路器跳闸事件或母线零序电压越界事件，确定异常线路，识别不可信区域，以及网络定位结果的可信度，校正最终异常定位结果。

在所述测距与预警主站系统中实现的基于电网异常可信区识别的行波测距网络校正方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1，识别广域电网中的异常线路。

本实施例中，异常线路包括故障线路或隐患线路，即异常线路可能为故障线路或隐患线路。

当变电站的线路断路器跳闸时，则断路器跳闸线路为故障线路。

根据行波监测子站的母线零序电压越界信号，母线零序电压越界事件内，运用最先收到行波的变电站作为基点变电站，依据主站系统预先设定监测变电站和线路网络拓扑关系，对基点变电站的所有线路的双端变电站进行行波双端定位，定位结果中不是对应线路全长的线路为隐患线路。行波双端定位公式为：

其中，L

步骤2，确定网络定位计算区域，获取计算区域内基于异常线路的网络定位计算路径集合。

以图3、4为例，如果站点A的线路的断路器发生跳闸，且第1步判定线路AB异常，根据异常线路两端变电站A、B及其关联两站以内的所有变电站C、D构成网络定位计算区域。设异常线路两端变电站分别为站点A、B。L

步骤3，遍历计算路径集合，计算所有计算路径下不可信区域和测距结果，并识别测距结果可信度。

其中，对计算区域的每条计算路径，均根据其两端变电站与异常线路两端变电站之间的拓扑关系，使用对应的方法计算不可信区域。

（1）若计算路径两端变电站为异常线路两端变电站A、B，计算路径为线路AB，则异常线路AB的不可信距离为

（2）若计算路径两端变电站中的一个站点为异常线路AB的站点B，另一站点为异常线路AB的另一端站点A的相邻站点C，计算路径为线路CAB，则线路CAB的不可信距离为

图4中的计算路径ABC、BAD、ABD同理可求，不作详细介绍。

（3）若计算路径两端变电站分别为异常线路AB的两站端点A、B的相邻站点C和D，设计算路径为线路CBAD，则线路CBAD的不可信区域：

①计算路径CBAD的不可信距离为

②计算路径CBAD中部分三角形路径CBA的不可信距离

计算路径CBAD中部分三角形路径BAD的不可信距离

③计算路径CBAD中异常线路AB的不可信距离

④综合四种不可信距离得到站点A的最终不可信距离为

另外，还基于计算路径两端变电站的行波记录数据，对异常线路中的异常点进行双端定位计算，得到基于计算路径的测距结果

然后判断测距结果是否可信：若计算路径i的测距结果

步骤4，对可信的测距结果进行线性拟合，校正获得最终异常测距结果。

具体将可信测距结果集合F的所有测距结果放到以L

以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。