分布式行波故障测距方法、系统、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及电力系统故障定位领域，尤其涉及一种分布式行波故障测距方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、故障测距是电力系统输配电线路提高故障巡线效率、快速排查故障恢复供电的重要手段，行波测距利用故障发生时线路上产生的暂态行波传播规律来实现故障定位，定位精度高，近年来得到了广泛应用。行波测距方法包括集中式、分布式两种，对于长度较短、结构简单的线路可以采用集中式，而对于长度较长或者分支较多的复杂拓扑线路，则需要采用分布式测距方法。分布式行波测距一般由分散安装在线路上的采集终端、无线通信网络、测距主站三部分组成，采集终端就地采集安装点的行波或工频信号，通过无线通信网络传给测距主站，测距主站根据线路拓扑参数、各采集终端的信息完成测距计算。

2、分布式行波测距目前在输电线路上应用较多，一般采用工频选区、行波测距相结合的方式，即首先利用采集终端的工频信号，将故障位置定位在某两个采集终端之间，然后再利用这两个采集终端的行波信号完成故障测距。但这种方法灵活性较差，在多分支复杂拓扑线路的场景下很难应用，需要根据线路拓扑特点，设置合理的采集终端安装位置，针对性的制定故障测距方案，极大地限制了分布式行波测距的应用场景；另外采集终端数量众多，如果某个采集终端出现通信异常或者信息无效的情况，将导致拓扑信息发生变化，原来的故障测距方案可能失效造成测距失败。

技术实现思路

1、本技术的目的在于，提出一种分布式行波故障测距方法、系统、电子设备及存储介质，以解决传统分布式行波测距对复杂线路拓扑适应能力差以及在信息缺失情况下可靠性较差的问题。

2、为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

3、根据本发明的第一个方面，提供一种分布式行波故障测距方法，包括：

4、步骤1：对分散安装在线路上的行波采集装置编号，根据行波采集装置的安装位置、线路长度参数，形成邻接信息矩阵；

5、步骤2：接收各行波采集装置的故障行波电流波形，并根据所述故障行波电流波形提取行波波头时刻，选取行波波头最先到达的行波采集装置作为基准行波采集装置；

6、步骤3：基于行波波头时刻数据修正邻接信息矩阵；

7、步骤4：根据修正后的邻接信息矩阵获取基准行波采集装置的所有邻接行波采集装置，划分上游邻接组和下游邻接组；

8、步骤5：分别对所述上游邻接组和下游邻接组执行行波测距，得到两组测距结果；

9、步骤6：根据上游邻接组和下游邻接组的测距结果判断故障所在邻接组确定最终测距结果。

10、优选地，所述步骤1中邻接信息矩阵为n×n维的矩阵，矩阵内容如下：

11、

12、其中，n为行波采集装置总数量；i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,n；

13、ηij表示第i号、第j号行波采集装置安装点的位置关系；

14、

15、lij表示第i号、第j号行波采集装置安装点之间的线路长度；

16、当i＝j时，lij＝lii为第i号行波采集装置安装点至线路末端的长度，如果第i号行波采集装置本身安装在线路末端，则lii＝0。

17、优选地，所述步骤2中行波波头时刻包括行波首波头时刻、故障点反射波时刻。

18、优选地，所述步骤3中，基于所述邻接信息矩阵的基准行波采集装置编号所在行数据以及行波波头时刻数据逐个检测，当检测到存在行波波头时刻无效的邻接行波采集装置，则修正邻接信息矩阵。

19、优选地，所述步骤3中行波波头时刻是否有效的判别方法是：当行波电流波形被行波采集装置成功接收，且成功提取到行波波头时刻，则判定为行波波头时刻有效，否则判定为无效。

20、优选地，所述步骤3中，所述当检测到存在行波波头时刻无效的邻接行波采集装置，则修正邻接信息矩阵包括：

21、假设基准行波采集装置的编号为m，编号为n的行波采集装置与基准行波采集装置m邻接且行波波头时刻无效；

22、首先，对邻接信息矩阵第m行的所有元素(ηmj，lmj)，(j＝1～n)，进行如下修正：其中表示对ηmj取反，如果ηmj从0修正为1，则需同时修正lmj为：lmj＝lmn+lnj，否则lmj不变；

23、然后，将ηmn、lmn置0。

24、优选地，所述步骤4中，以基准行波采集装置为界，将基准行波采集装置及其所有邻接行波采集装置分成上游邻接组和下游邻接组；

25、上游邻接组和下游邻接组中均包含基准行波采集装置；上游邻接组中的行波采集装置两两邻接，下游邻接组中的行波采集装置两两邻接，但上游邻接组中的行波采集装置与下游邻接组中的行波采集装置除基准行波采集装置外均不邻接。

26、优选地，所述步骤4还包括，根据潮流流向将基准行波采集装置两侧区域的邻接行波采集装置分为上游邻接组和下游邻接组。

27、优选地，所述步骤5中，根据邻接组中行波采集装置的数量分别对所述上游邻接组和下游邻接组执行双端或单端行波测距。

28、优选地，所述步骤5中，所述根据邻接组中行波采集装置的数量分别对所述上游邻接组和下游邻接组执行双端或单端行波测距包括：

29、如果邻接组中行波采集装置的数量为1，则以基准行波采集装置作为测距参考端并执行单端行波测距；

30、如果邻接组中行波采集装置的数量为2，则以基准行波采集装置作为测距参考端并执行双端行波测距；

31、如果邻接组中行波采集装置的数量大于2，则将邻接组中各行波采集装置与其他行波采集装置逐一执行双端行波测距，选择测距结果相似组数最多的行波采集装置作为测距参考端，将所有相似测距结果的平均值作为测距结果。

32、优选地，所述步骤5中所述单端行波测距计算公式为

33、

34、其中，d1为单端行波测距结果；m为基准行波采集装置编号；lmm为基准行波采集装置安装点至线路末端的长度；tm_w1为行波首波头时刻；tm_w2为故障点反射波时刻；v为行波波速；

35、所述双端行波测距计算公式为

36、

37、其中，d2为双端行波测距结果；lij为第i号、第j号行波采集装置安装点之间的线路长度；ti_w1为第i号行波采集装置的行波首波头时刻；tj_w1为第j号行波采集装置的行波首波头时刻；

38、所述测距结果相似的判别方法为

39、|δd|＜δdset

40、其中，δd为任意两个双端行波测距结果之差；δdset为预设门槛，满足上式即判定为测距结果相似。

41、优选地，所述步骤6具体步骤为：

42、根据上游邻接组和下游邻接组的测距结果分别判断本邻接组内的故障位置：如果测距结果不小于预设门槛dset或者测距参考端不是基准行波采集装置，则认为故障在本邻接组区域内；如果测距结果小于预设门槛dset且测距参考端为基准行波采集装置，则认为故障位于本邻接组区域边界处或者区域外。

43、如果上游邻接组和下游邻接组一个判断故障在本邻接组区域内，另一个判断故障在本邻接组区域边界处或者区域外，则选择判断故障在本邻接组区域内的邻接组测距结果作为最终的测距结果；

44、如果上游邻接组和下游邻接组均判断故障在本邻接组区域边界处或者区域外，则选择上游邻接组和下游邻接组测距结果的平均值作为最终的测距结果；

45、如果上游邻接组和下游邻接组均判断故障在本邻接组区域内，则认为本次故障测距无效。

46、根据本发明的第二个方面，提供一种分布式行波故障测距系统，包括拓扑形成模块、信息接收处理模块、拓扑修正模块、区域分解模块、测距计算模块、结果确定模块，其中：

47、拓扑形成模块，用于对分散安装在线路上的行波采集装置编号，根据行波采集装置的安装位置、线路长度参数，形成邻接信息矩阵；

48、信息接收处理模块，用于接收各行波采集装置的故障行波电流波形，并根据所述故障行波电流波形提取行波波头时刻，选取行波波头最先到达的行波采集装置作为基准行波采集装置；

49、拓扑修正模块，用于基于行波波头时刻数据修正邻接信息矩阵；

50、区域分解模块，用于根据修正后的邻接信息矩阵获取基准行波采集装置的所有邻接行波采集装置，划分上游邻接组和下游邻接组；

51、测距计算模块，用于分别对所述上游邻接组和下游邻接组执行行波测距，得到两组测距结果；

52、结果确定模块，用于根据上游邻接组和下游邻接组的测距结果判断故障所在邻接组确定最终测距结果。

53、根据本发明的第三个方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及

54、存储器，存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。

55、根据本发明的第四个方面，提供一种非瞬时性计算机存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被多个处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。

56、本发明的有益效果是：测距过程不需要利用工频信息，对行波采集装置的安装位置无特殊要求，既可用于传统无分支的单一线路故障测距，也适用于多分支复杂拓扑线路的故障测距，同时考虑了行波采集装置通信异常或者信息无效的情况，提升了分布式行波故障测距的灵活性和可靠性。