基于线电压量测的配电网T型架空线路故障定位方法

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随着分布式电源在配电网中占比的不断提高,作为典型并网方式的T型线路在配电系统中得到了广泛应用,因此对T型线路精确的故障定位有了更高要求。然而配电网实际量测条件的限制,线路参数管理松散以及T型线路多端供电的复杂结构使得故障定位更加困难。配电网微型多功能相量测量单元(micro-multifunctional phasor measurement unit,μMPMU)的快速发展使得线路各端可以获取高精度同步量测数据,为克服T型线路故障定位困难提供了新的思路。在我国的配电网中,电压互感器通常使用V/V接线,只能测得两个线电压而无法获得完整的三相电压。同时由于配电网规划建设相对落后,缺乏统一的设备选型标准,所以配电网所使用的设备质量参差不齐,性能和参数方面存在较大差异,线路阻抗参数不准确甚至未知。在没有相电压和准确线路参数的条件下,现有的阻抗定位算法无法直接在配电网中应用。另外,配电网中常有三相不换位线路运行,加上量测噪声无法避免,这些也造成了定位精度的恶化。因此本文针对以上问题,开展了如下研究:针对配电网T型换位架空线路,提出了一种基于线电压量测的故障定位方法,该方法不需要准确的阻抗参数。首先提出了从线电压到正序分量的映射变换,然后基于正序网络建立定位方程,将线路阻抗参数和故障位置作为未知变量一起求解。仿真结果表明,该方法具有较高的精度和可靠性,能够克服线电压测量、线路阻抗参数不准确等问题。在此基础上,针对配电网T型不换位架空线路提出相应的故障定位方法,该方法仍然基于线电压量测且不需要准确的线路阻抗参数。首先基于三相电压电流,根据自感和互感关系建立定位方程组。再将方程组进行差分处理和变量代换,用线电压替代无法量测的相电压,形成新的定位方程组。分别求解假设故障发生在不同区段的三个方程组后,根据给定的筛选依据,筛选出正确的定位结果。仿真结果表明,该定位方法不受故障类型、过渡电阻的影响,定位精度较好。最后探讨了量测噪声、系统波动、弧光电阻和同步误差对故障定位精度的影响。量测噪声会在一定程度上降低故障定位的精度,因此根据基波分量的幅值和初始相位恒定不变的特性,提出了量测噪声的抑制方法。首先滑动数据窗采集多组采样数据,从每组数据中分别提取基波分量,再利用基于最小二乘法的线性拟合提高电压和电流相量的精度,抑制了量测噪声的影响,提高了定位精度。当发生系统波动、弧光短路以及存在同步误差时,进行了大量仿真验证,结果表明所提故障定位方法均不受太大影响,具有较强的适用性。
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