基于K-mean的配网故障行波定位方法.pdf
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1、Measurement&Detecting Technology测量与检测技术电气自动化2 0 2 3年第45卷第4期基于K-mean的配网故障行波定位方法唐冬来,李擎宇,陈泽宇,龚奕宇,谢飞,钟旭(1.四川思极科技有限公司,四川成都610047;2.国网四川省电力公司,四川成都610041)摘要:为解决配网故障定位难的问题,提出了一种基于K-mean的配网故障行波定位方法。首先,通过配网上的多个量测终端记录故障首波的抵达时间及波形,利用时间差判断故障位置;然后采用均值方法校准故障位置;在此基础上,采用K-mean算法分析故障波形,判断故障类型;最后,在某地区进行验证,定位精度为7 8.9米,
2、准确率为90.8%。试验结果验证了方法的有效性。所提出的配网故障行波定位方法能够精准定位故障并判断故障类型。关键词:K-mean;配网故障;行波定位;故障首波;故障特征库D0I:10.3969/j.issn.1000-3886.2023.04.026中图分类号TM76【文献标志码A1文章编号】10 0 0-38 8 6(2 0 2 3)0 4-0 0 8 2-0 3TravelingWaveLocation Method of Distribution Network Fault Based on K-meanTang Donglai,Li Qingyu,Cheng Zeyu,Gong Yiy
3、u,Xie Fei,Zhong Xu(1.Sichuan SGIT Technology Co.,Ltd.,Chengdu Sichuan 610047,China;2.State Grid Sichuan Electric Power Co.,Ltd.,Chengdu Sichuan 610041,China)Abstract:In order to solve the problem of difficult fault location in distribution network,a K-mean-based traveling wave locating method forfau
4、lts in distribution network was proposed.Firstly,the arrival time and waveform of the first wave of the fault were recorded throughmultiple measurement terminals on the distribution network,and the fault location was judged by the time difference;then the meanvalue method was used to calibrate the f
5、ault location;on this basis,the K-mean algorithm was used to analyze the fault waveform anddetermine the fault type;finally,it was verified in a certain area that the positioning accuracy was 78.9 meters,and the accuracy ratewas 90.8%.The test results show the effectiveness of the method.The propose
6、d distribution network fault traveling wave locationmethod can accurately locate the fault and judge the fault type.Keywords:K-mean;distribution network fault;traveling wave positioning;fault first wave;fault feature library0引言随着电网业务增长迅速,配电网规模不断扩大)。配网地理分布广泛、网架结构复杂,受运行环境和设备老化等因素影响,故障停电频繁,故障定位难度大2】。配网
7、发生故障后,运检人员需要在数公里范围内查找故障,故障查找长达数小时3,不利于抢修和快速恢复供电故障指示器采用暂态零序电流广域比较法进行配网故障定位,只能实现故障区段定位4。双端局放定位法采用局放波形抵达装置的时间点进行故障定位,但受限于装置时钟误差和局放采样频率影响,定位精度低5)为解决配网故障定位难的问题,本文提出了一种基于K-mean的配网故障行波定位方法。该方法通过时间差判断故障位置,并采用K-mean算法判断配网故障类型1配网故障行波定位框架基于K-mean的配网故障行波定位框架分为故障行波提取、故障位置定位和故障类型识别三部分,如图1所示定稿日期:2 0 2 2-0 5-0 5基金项
8、目:国家重点研发计划项目(2 0 19YFB2103000)82ElectricalAutomation故障行波提取故障位置定位故障类型识别量测装置时钟首波抵达时间故障首波波形校准记录数据提取建立量测终端时间矩阵零序电流变化故障首波关键感应特征提取配网故障位置定位故障行波首波配网故障位置配网故障类型信息提取校准判断图1配网故障行波定位框架图2配网故障行波定位模型2.1故障行波提取2.1.1量测装置时钟对时为确保配网故障精准定位,须进行量测装置时钟对时。北斗量测装置对时指令S。为:ElectricalAutomation83Measurement&DetectingTechnology测量与检测
9、技术电气自动化2 0 2 3年第45卷第4期S.=(Si,S2,(1)式中:n。为配网量测装置数量;s为不同量测装置的对时指令2.1.2零序电流变化感应在配网正常运行下,量测装置处于待机状态,当配网故障产生零序电流时,量测装置启动并进行故障录波。检测到零序电流订为:i+i+i.(2)G.式中:i、i、。分别为配电线路的三相电流,在配电线路正常运行时为O;G。为配网故障行波量测装置零序电流互感器的变比,2.1.3故障行波首波提取由于配网故障行波的频率在50 2 0 0 kHz之间6,因此,量测装置用2 MHz采样率进行行波采集。配网故障行波的首波B.为:ncB,=Z(o:u)(3)Lu;Af式中
10、:;为不同的配网故障行波频率成分;n。为配网故障行波频率的成分数量;u;为不同频率的配网行波电流值;Af为配网故障行波阈值。当大于阈值时,配网故障行波量测进行暂态故障行波的首波记录。2.2故障位置定位2.2.1首波抵达时间记录当配网发生故障后,产生的行波会沿配电线路进行传播,传播速度为30 0 m/s,该线路上的所有量测装置均会收到行波首波的抵达时间。当配网故障电流阈值大于式(3)中的Af时,记录行波首波的抵达时间。2.2.2建立量测终端时间矩阵配网10 kV线路的所有配网故障量测装置均会接收到配网故障行波首波信息,记录的首波抵达之间记录矩阵T。为:T,=ti,2,tnd(4)式中:t为行波抵
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