基于稀疏PMU配置的大型输电网络故障定位方法

摘要

本发明公开了一种基于稀疏PMU配置的大型输电网络故障定位方法。与已有的输电线路故障定位方法相比，该定位方法仅利用电网配置的少量PMU，采集故障电压信息，建立一种仅与故障位置有关的故障匹配指标；由此对大型电网的可疑故障线路进行初步判断，进而通过遍历搜索法实现精确的故障定位。本发明提出的基于稀疏PMU配置的大型输电网络故障定位方法，可以在不降低定位精度的前提下，大大减轻定位算法对PMU的配置要求，避免算法受电流互感器(CT)饱和、过渡电阻、故障类型等影响；提高了故障定位算法的实用性和通用性；高效快速地支持电网的安全状态评估和维护，满足了现代电力系统分析、运行和调度的需要。

主权项

1.一种基于稀疏PMU配置的大型输电网络故障定位方法，它包括如下步骤：1)按PMU配置要求在输电网络相应节点配置PMU；2)当大型电网发生短路故障后，将继电保护设备发生动作的局部电网作为故障区域；3)针对该电网故障区域，利用其节点阻抗矩阵，结合故障采集的电压相量，生成故障位置匹配指标；进而以该故障匹配指标为目标函数，自变量为电网故障区域的所有线路，构成最小值求解问题；4)若该故障区域为节点数大于10的电网结构，求出该区域所有节点的故障匹配值，选取计算值最小的节点，令与这些节点相连的线路为可疑的故障线路集；若该故障区域为节点数小于10的电网结构，该区域所有的线路可直接作为故障可疑线路；5)使用遍历搜索法对步骤4)中的所有故障可疑线路，以0.01％线路长度的步长进行遍历，计算所有遍历点的故障匹配值，从而找到最小值所在的线路故障位置；所述的PMU配置要求为：1)确保任意线路两侧母线在该线路被移除后均能够连通至某个PMU；2)PMU均匀分布在电网各个区域；所述的生成故障位置匹配指标步骤为：1)针对n节点的电网故障区域，已知在节点D_i(i＝1.2...m)处配置PMU，故障发生后采集每个节点D_i的电压相量，进而得到附加正序电压相量n表示电网中的节点数量，m表示电网中配置PMU的节点的数量；2)假设故障发生在任意线路i-j，且距节点i为xL_ij km处，其中L_ij为任意线路i-j的长度，且0≤x≤1；令该故障位置为新节点并编号(n+1)，得到关于故障位置x的节点阻抗矩阵Z；3)由步骤1)和步骤2)得到如下所示的故障匹配指标：$\delta \left(x\right)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{(K_{D_i}-\overline{K_{D_i}})}^2/m},$$K_{D_i}=\Delta V_{D_i}/Z_{D_i(n+1)},$$\overline{K_{D_i}}=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{K}_{D_i}/m$其中为阻抗矩阵Z中行D_i、列n+1的元素。