一種基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法
2023-05-21 00:25:46 1
一種基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法，用於滿足高壓輸電線路發生故障時對精確測距的要求。其思路為：充分利用不同時間與空間的多傳感器數據資源，採用計算機技術按時間序列獲得多傳感器的觀測數據，以獲得更準確可靠的測距結果。具體的步驟為：首先，根據PMU數據通過雙端同步故障測距方法初步估計故障位置及故障類型；其次，根據故障錄波數據通過雙端非同步故障測距方法、單端測距方法初步估計故障位置及故障類型；第三，根據行波測距結果初步估計故障位置及類型；第四，利用已有的先驗知識求取各方法在不同故障情況下的均方誤差，分別求取其權值係數；最後，通過自適應加權融合測距方法進行加權融合測距。
【專利說明】一種基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方 法
【技術領域】
[0001]本發明是一種基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法，屬於電力 系統繼電保護領域。
【背景技術】
[0002]隨著電力系統規模的日益複雜，特別是超高壓及特高壓輸電線路的投入運行，對 故障定位的要求也越來越高。高壓輸電線路能否精確定位是從技術上保證電力系統安全、 穩定以及經濟運行的關鍵措施之一。準確的故障定位可以減少巡線工人的工作量，降低經 濟損失，具有巨大的經濟效益和社會效益；除此之外，高精度的實時在線故障定位方法對於 提高系統的穩定性、保證系統安全運行具有重要的意義。
[0003]目前，高壓輸電線路的測距方法有很多種。單端測距方法由於故障過渡電阻的存 在，存在較大的測距誤差，為了減少其影響，引入對端系統阻抗，這樣測距又受到對端系統 阻抗變化的影響，這個問題長期未得到解決。兩端測距法雖然不存在原理誤差，雖然可有效 克服單端測距法存在的問題，但同步測距方法對GPS時鐘依賴性較強，投資較大；非同步測 距方法存在偽根判別問題，有待於進一步改進。行波測距法雖然在原理上不受系統運行方 式、過渡電阻、線路分布電容的影響，有較高的測距精度，但其測距精度受波速變化以及參 數頻變影響較大，尤其在電壓相角過零或接近零時發生故障時會造成測距失敗，且還存在 近區反射波難以識別的問題。
[0004]由於影響電力系統安全運行的因素大部分都是不確定的，單一的故障測距方法都 有其固有的缺陷，因此需要將這些單一的故障測距方法有機地結合起來以滿足精確測距的 要求。而如何將單一的故障測距方法有機地結合起來是現在面臨的最大難題。
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基於多傳感器系統的自適應加 權數據融合故障測距方法。它基於信息融合技術，充分協同利用不同時間與空間的多傳感 器數據資源，採用計算機技術按時間序列獲得多傳感器的觀測數據，在一定準則下進行分 析、綜合、支配和使用，以獲得更精確、可靠的故障測距結果。
[0006]為了實現上述目的，本發明採用下述技術方案:
一種基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法，該方法的實現步驟如
下:
步驟I):根據PMU數據通過雙端同步故障測距方法初步估計故障位置及故障類型； 步驟2):根據故障錄波數據通過雙端非同步故障測距方法、單端測距方法初步估計故 障位置及故障類型；
步驟3):根據雙端Il型行波測距結果初步估計故障位置及類型；
步驟4):利用已有的先驗知識求取各方法在不同故障情況下的均方誤差，分別求取其權值係數；
步驟5):通過自適應加權融合測距方法進行加權融合測距。
[0007]所述步驟I)中，基於PMU雙端同步數據測距方法基本原理闡述如下:
附圖1為故障線路示意圖，正常運行時，根據傳輸線方程由羅端的電壓、電流相量來表
示Jl端的電壓電流，可列式⑴和式⑵。式中，分別表示—端故障前電壓、電流
的正序分量表示#端故障前電壓、電流的正序分量為線路傳播係數，為線路特性阻抗,I為線路全長。
[0008]
【權利要求】
1.一種基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟I):根據PMU數據通過雙端同步故障測距方法初步估計故障位置及故障類型；步驟2):根據故障錄波數據通過雙端非同步故障測距方法、單端測距方法初步估計故障位置及故障類型； 步驟3):根據雙端?型行波測距結果初步估計故障位置及類型； 步驟4):利用已有的先驗知識求取各方法在不同故障情況下的均方誤差，分別求取其權值係數； 步驟5):通過自適應加權融合測距方法進行加權融合測距。
2.根據權利要求1所述的基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法，其特徵在於所述步驟I)中基於PMU數據的雙端同步故障測距方法如下:首先，通過故障前穩態運行時的電壓、電流相量數據修正線路的傳播係數y和線路特性阻抗4 ;然後將修正後的傳播係數7和線路特性阻抗為帶入到故障後的傳輸線方程中，求解得到故障距離I。
3.根據權利要求1所述的基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法，其特徵在於所述步驟2)中基於故障錄波數據的雙端非同步故障測距方法如下:首先，通過故障前穩態運行時的電壓、電流相量數據計算求得誤差歸算係數和兩端不同步角度5;然後將誤差歸算係數CE和不同步角度5帶入到故障後的傳輸線方程中，求解得到故障距離I。
4.根據權利要求1所述的基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法，其特徵在於所述步驟3)中雙端?型行波測距方法如下:雙端D型行波測距是利用故障初始行波到達線路兩端的時間差來計算故障距離，計算公式為:
5.根據權利要求1所述的基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法，其特徵在於所述步驟4)中各權值係數的計算方法如下:方法核心思想為在使得總均方誤差最小的條件下，根據各個傳感器所得到的的測量值^尋找各個傳感器所對應的最優加權因子瑪， 使融合後的估計值?達到最優，
均方誤差最小時所對應的加權因子為
6.根據權利要求1所述的基於多傳感器系統的自適應加權數據融合故障測距方法，其特徵在於所述步驟5)中加權數據融合測距方法求得的故障距離的計算公式為
【文檔編號】G01R31/08GK103592575SQ201310597624
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】高厚磊, 陳學偉, 鄒貴彬, 劉炳旭, 劉洪正, 王振河, 馮迎春, 韓志駿, 李超, 袁森, 楊曉濱 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司檢修公司