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杨春玲, 刘际波, 张宏炜, 李豪, 梅秀良, 梅慧敏, 刘化文
（国网浙江文成县供电公司,文成 325300）
摘 要：本文提出了一种基于改进S变换提取行波特征频率的配电网故障定位方法.配电线路故障产生的暂态行波在波阻抗不连续点之间来回反射,从而在不同的振荡路径上形成不同的特征频率分量,根据故障路径特征频率分量的大小可以计算出故障距离.S变换是一种性能论文范文的时频分析方法,本文将其应用到行波特征频率的提取中,仿真结果验证了该方法相比基于Morlet连续小波变换方法的论文范文性.
关键词：配电网；故障定位；特征频率；改进S变换
中图分类号: TM711 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)11（c）-0000-00
Fault Location Method for Distribution Networks Based on Improved S Tran论文范文orm
Yang Chunling, Liu Jibo, Zhang Hongwei, Li Hao, Mei Xiuliang, Mei Huimin, Liu Huawen
(Wencheng Electric Power Supply Company, Wencheng 325300)
Abstract: A characteristic frequency based fault location method for distribution networks using improved S tran论文范文orm analysis is proposed. Fault-generated tr论文范文eling w论文范文es are reflected back and forth at the surge-impedance-discontinuity points on distribution lines, as a result that the recorded transient tr论文范文eling w论文范文es contain some characteristic frequencies associated with specific paths. And the fault distance can be calculated out by the fault path characteristic frequency (FPCF). S tran论文范文orm is a time-frequency analysis method with good performance. So it is used for the extraction of characteristic frequency. The simulation results verify that the performance with improved S tran论文范文orm (IST) analysis is better than that with Morlet continuous w论文范文elet tran论文范文orm (CWT) analysis.
Key words: distribution network, fault location, characteristic frequency, improved S tran论文范文orm
0 引言
电力线路上的故障测距方法主要有阻抗法[1-3]和行波法[4-6],但并不适用配电线路.国内配电网一般采用中性点非有效接地的运行方式,发生单相接地故障时,稳态故障信息微弱,难以实现,因此需研究利用暂态信息的故障定位方法.
文献[8-10]通过分析行波在配电线路上的传播规律,提出了基于路径特征频率的配电网故障定位方法.选取合适的信号处理方法准确地提取各个路径的特征频率是该方法实现故障定位的关键,现有的基于连续小波变换（CWT）的特征频率分析方法频率分辨率低,测距精度不高[9].
基于此,本文提出了基于改进S变换的配电网故障定位方法.仿真结果验证了该方法的有效性和实用性.
1. 改进S变换
S变换是一种分辨率依赖于频率而非尺度的时频分析方法,主要用于电力系统电能质量扰动检测与分类等方面的应用[11-15].连续信号 的连续S 变换定义为[11]
2. 基于特征频率的故障定位方法
2006年,Borghetti等人通过对暂态电压行波在配电线路上波阻抗不连续点来回振荡规律的研究,提出了路径特征频率(Path Characteristic Frequency, PCF)的概念[8].文献[8]指出,配电线路上暂态电压行波的反射系数为：
(1) 对于变压器而言,因暂态行波频率较高（10kHz到100kHz之间）,故可视为开路,反射系数接近+1；
(2) 对于支路数大于2的节点,一般反射系数为负；
(3) 当接地电抗为0或远小于线路暂态电抗时,故障点的反射系数接近-1；
(4) 对于终端阻抗,若大于线路暂态电抗,则反射系数为正,否则为负.
通过大量的仿真表明,在二相短路和三相金属性短路时,故障点的反射系数可以视为-1,暂态电压行波基本不会穿过故障点；而对于单相接地故障,故障点的反射系数一般小于-1,仍然有暂态电压行波穿过故障点继续向前传播.
假设在K点发生接地故障,则暂态行波会在波阻抗不连续点来回振荡,从而针对不同的振荡路径形成不同频率分量的波形,该频率成为路径特征频率（PCF）.观测点到故障点对应路径的特征频率称为故障路径特征频率（Fault Path Characteristic Frequency, FPCF）.
对于图1所示的简单配电系统（设观测点在母线A处）,一般情况下测量到的波形对应的路径有AB、AC、*、AD；在二相短路和三相金属性短路时,暂态行波基本不会穿过故障点,因此,此时行波的传输路径没有AD.此外,通过大量仿真发现,观测点到分支末端、观测点到故障点两种路径对应的特征频率能量相对较大,且三相短路时以这两种路径特征频率为主.对于单相接地故障的情况,与观测点相距较远的线路分支点对应路径的特征频率的能量相对较弱,通常可以不考虑此种路径对应的特征频率.
采用凯伦贝尔变换对三相耦合的电压行波进行解耦[16].假设线模、零模行波分量传播速度已知,则传播路径P对应行波的特征频率为
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3. 仿真结果
为了验证基于改进S变换提取行波特征频率的配电网故障定位方法的有效性,在PSCAD仿真平台上搭建了图2所示配电系统的仿真模型,并针对不同的故障情况进行仿真分析,仿真时的时域采样频率设为1MHz.该配电系统的杆塔和线路模型参数参考文献[10],线路型号相同,中性点采取不接地的运行方式.分析的频率范围设为4～100kHz,线模行论文范文速为2.985*108m/s.取母线A处测得的线模电压行波进行分析,故障点设为k,路径*对应的特征频率为故障路径特征频率（FPCF）.
3.1 CWT与IST分析性能的比较
仿真发现,三相短路时CWT的分析性能要优于单相接地故障时的分析性能,因此下面以三相短路故障为例来比较CWT与IST的分析性能.
（1）BC区段发生三相短路故障
设在BC区段距B点2km处发生三相金属性短路故障.使用Morlet连续小波变换（CWT）和改进S变换（IST）的分析结果分别如图3、图4所示.由图可知,IST的频率分辨率高于CWT,但IST的分析结果中出现了能量较小的高频干扰分量.表1总结了两种方法的分析结果.此时的FPCF理论值为12.87 kHz ,CWT提取的FPCF为15.93kHz, IST提取的FPCF为16.19kHz.
（2）CD区段发生三相短路故障
设在CD区段距C点2km处发生三相金属性短路故障.使用CWT和IST的分析结果分别如图5、图6所示.由图可知,IST的分析性整体上优于CWT,同时IST的分析结果中也出现了能量较小的高频干扰分量.表2总结了两种方法的分析结果.此时的FPCF理论值为7.61 kHz ,CWT提取的FPCF为9.558kHz, IST提取的FPCF为9.796kHz.
（3）CG区段发生三相短路故障
设在CG区段距C点1km处发生三相金属性短路故障.使用CWT和IST的分析结果分别如图7、图8所示.由图可知,此时IST的分析结果也要优于CWT的分析结果.表3对其结果进行了总结.此时的FPCF理论值为8.48 kHz ,CWT提取的FPCF为10.69kHz, IST提取的FPCF为7.796kHz.此外,图8的分析结果中含有一个能量相对较小的18.79kHz的频率分量,实际上该频率分量对应于路径AB的特征频率（理论值为19.64kHz）.
由上述结果可知,虽然IST分析结果在高频部分会出现一些能量较小的干扰分量,但IST分析的性能整体上明显优于CWT分析的性能.
3.2 基于IST分析的测距结果
前一节验证了IST的分析结果要优于CWT的分析结果,且单相接地是配电网最常见的故障类型,因此,下面以A相金属性接地和A相经100电阻接地两种情况为例给出基于IST分析的测距结果.
（1）BC区段发生A相接地故障
设在BC区段距B点2km处发生A相金属性接地故障,故障点距A点5.8km.IST的分析结果如图9和表4所示.此时提取出的FPCF为12.79kHz,计算出的故障距离为5.835km,测距误差为5.835-5.8等于0.035km,相对误差为0.6%.
设在BC区段距B点2km处发生A相经100电阻接地故障.此时IST分析结果如图10所示.此时的结果与图11所示基本相同,只是图9中的12.79kHz与15.19kHz这两个频率分量重叠在一起.
（2）CD区段发生A相接地故障
设在CD区段距C点2km处发生A相金属性接地故障,故障点距A点9.8km.IST的分析结果如图11和表5所示.此时提取出的FPCF为7.796kHz,计算出的故障距离为9.572km,测距误差为9.572-9.8等于-0.228km,相对误差为2.3%.
设在CD区段距C点2km处发生A相经100电阻接地故障.此时IST分析结果如图12所示.此时的结果与图11所示基本相同,只是不同频率的能量相对大小发生了变化,提取出的FPCF及测距结果与A相金属性接地时相同.
（3）DE区段发生A相接地故障
设在DE区段距D点2.5km处发生A相金属性接地故障,故障点距A点15.3km.IST的分析结果如图13和表6所示.此时提取出的FPCF为5.397kHz,计算出的故障距离为13.827km,测距误差为13.827-15.3等于-1.473km,相对误差为9.6%.可以看出,随着故障距离的增加,测距误差也变大了.
设在DE区段距D点2.5km处发生A相经100电阻接地故障.此时IST分析结果如图14所示.此时的结果与图13所示基本相同,提取出的FPCF及测距结果与A相金属性接地时相同.
由上述分析结果可知,在行波特征频率的提取方面,IST分析的性能要优于CWT分析的性能.由于IST频率分辨率的提高,其分析结果容易出现能量较低、频率较高的干扰频率分量.在故障点距观测点相对较近时（如BC和CD区段发生故障）,基于IST分析的测距误差较小,但随着故障距离的增大（如DE区段故障）,其测距误差也会进一步增大.实际上,故障距离的增大会使得FPCF分量来回振荡过程中的衰减增大、能量降低,从而增大了FPCF分量提取的误差,继而增大了测距误差.因此,对于较长的配电线路,建议设置多个观测点,从而在一定程度上减小故障点与观测点的距离.
4. 结论
对于基于特征频率的配电网故障定位方法,准确提取各路径的特征频率是实现故障定位的关键.改进S变换（IST）是一种性能优良的时频分析方法,本文将其应用到行波特征频率的提取中,通过与CWT分析结果进行比较,验证了IST分析的论文范文性.
随着故障点与观测点距离的增大,基于IST分析的测距结果也会增大,因此,对于较长的配电线路,建议设置多个观测点.
参考文献：
[1] 马士聪,高厚磊,徐丙垠等.配电网故障定位技术综述[J]．电力系统保护与控制,2009,37(11):119-124.
[2] Mora-Flòrez J.,Meléndez J.,Carrillo- Caicedo G. Comparison of impedance based fault location methods for power distribution systems[J]. Electric Power Systems Research, 2008, 78(4):657-666.
[3] Krishnathevar R.,Ngu E. E. Generalized Impedance-Based Fault Location for Distribution Systems[J]. IEEE Transac- tions on Power Delivery, 2012, 27(1): 449-451.
[4] 严凤,杨奇逊,齐郑等.基于行波理论的配电网故障定位方法的研究[J].中国电机工程学报, 2004,24(9):37-43.
[5] 于盛楠,鲍海,杨以涵.配电线路故障定位的实用方法[J].中国电机工程学报, 2008, 28(28): 86-90.
[6] 郭俊宏,杨以涵,谭伟璞等.中压配电网的故障测距实用化方法[J].电网技术, 2006, 30(8): 76-80.
[7] 贾惠彬,赵海锋,方强华等.基于多端行波的配电网单相接地故障定位方法[J].电力系统自动化, 2012,36(2):96-100.
[8] Borghetti A.,Corsi S.,Nucci C. A. et al. On the use of continuous-w论文范文elet tran论文范文orm for fault location in distribution power systems[J]. International Journal of Electrical Power &, Energy Systems, 2006, 28(9):608-617.
[9] Borghetti A.,Bosetti M.,Di Silvestro M. et al. Continuous-W论文范文elet Tran论文范文orm for Fault Location in Distribution Power Networks: Definition of Mother W论文范文elets Inferred From Fault Originated Transients[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2008, 23(2):380-388.
[10] Pourahmadi-Nakhli M.,Saf论文范文i A. A. Path Characteristic Frequency-Based Fault Locating in Radial Distribution Systems Using W论文范文elets and Neural Networks[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2011, 26(2):772-781.
[11] Stockwell R. G.,Mansinha L.,Lowe R. P. Localization of the complex spectrum: the S tran论文范文orm[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 1996, 44(4):998-1001.
[12] 占勇,程浩忠,丁屹峰等.基于S变换的电能质量扰动支持向量机分类识别[J].中国电机工程学报, 2005,25(4):51-56.
[13] 全惠敏,戴瑜兴.基于S变换模矩阵的电能质量扰动信号检测与定位[J].电工技术学报, 2007,22(8):119-125.
[14] 徐方维,杨洪耕,叶茂清等.基于改进S变换的电能质量扰动分类[J].中国电机工程学报, 2012,32(4):77-84.
[15] 易吉良.基于S变换的电能质量扰动分析[D].湖南大学博士学位论文, 2010.
[16] 王安定,葛耀中.模量变换技术在反应故障分量的微机保护中的应用研究[J]. 电力系统自动化, 1988,12(3):15-25.
总结：本论文可用于故障频率论文范文参考下载，故障频率相关论文写作参考研究。
故障率引用文献:
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