应用研究
基于神经网络和 SVD的
混联配电网单相接地故障定位研究
陈志伟舒勤
(四川大学电气信息学院四川成都610065)
摘要：提出一种架空线一电缆混联配电网单相接地故障行波定位方法。针对混联配电网的复杂结构对现有行波定位法造成的围难利用新的本模行波特征量配合分层结构神经网络实现效障定位。第1层为判定故障区段的神经网络模型,利用具有区段稳定性的混叠行波峰值时间实现故障区段判定；：第2层为精确定位神经网络模型在确定了故障区段的基础上,利用奇异值分解(singularvaluedecomposition,SVD)优化表征行波能量,通过离线训练神经络和在线行流能量补偿实现效障精确定位。采用PSCAD仿真和MATLAB编程运行算例结果表明该方法能够准确地对混联配电网故障进行定位。
关键词：混联配电网故障定位零模行波奇异值分解神经网络
中图分类号：TM711
文献标识码：A
电力系统运行经验表明单相接地故障发生的几率最大，约占 70%左右。采用非有效接地运行方式的配电网发生单相接地故障后，较长时间带故障运行容易使事故扩大因此，快速准确地定位故障点对于提高线路的可靠性，避免停电损失具有重要意义，
目前，国内外学者对配电网故障定位方法做了大量研究，按照测距所用信号获取位置的不同可分为2类：(1)基于沿线馈线终端单元(feederterminalunit，FTU)的故障区段定位法3-4)。利用沿线FTU 采集到的信息进行故障区段定位的具体算法较多，包括遗传算法相关法等。但基于FTU的故障定位方法只能用于完成了配电网自动化的线路，配电网自动化建设的高成本限制了该方法的大面积使用；(2)利用变电站母线或故障线路终端处的电气量信息进行测距的单端或双端故障测距法。该方法主要包括线路参数模型分析法和行波法15-升。行波法在各类测距方式中具有理论上最高的测距精度但传统的行波法主要应用于波速度一致、波阻抗不连续点较少的长距离输电线路，原因是配电网多存在结构复杂，线路长度较短、架空线一电缆混联的情况，导致折反射行波混叠，波速度不一致，对行波定位造成一定困难。
鉴于传统行波法的不足和神经网络的基本功能，本文以混叠行波的能量和初始两个峰值时间作为新的分析量，提出利用奇异值分方法，并通过EMTDC/PSCAD软件进行仿真分析，算例结果验证了方法的有效性。
1混联配电网故障定位原理
单一电介质线路发生单相接地故障的示意图和故障行波的折反射情况如图1所示。
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图1故障和行波折反射示意图
收镐日期：2015-10-08
文章编号：1007-9416(2015)11-0100-04
设M点为测量端，已知行波速度为V，通过识别两个反射波的波头得到其时间差AL，可得故障点与测量端的距离为
1yxar 2
(1)
当架空线-电缆混联线路中发生故障时，行波的折反射情况更为复杂，如图2所示。
除架空线一电绳的连接点及故障点外，波阻抗不连续点还包括测量端、负荷端、分支节点。由于混联配电网波阻抗不连续点较多各区段线路通常较短，使行波产生复杂的折反射并相互混叠，导致反射波头难以识别，且行波在电缆和架空线中的波速度也不一致。因此，有必要探究其他可以利用的行波特征量，从面实现故障定位。为便于提取故障行波的特征量，采用凯伦布尔(Karrenbauer)变换矩阵消除三相线路的相间电磁稠合，变换公式为
1[x
-10
(2)
式中xXg.x.为相量，x、x为线模分量，x,为零模分量。图3所示为典型的混联配电网单相接地故障零模电压行波，采样频率为 10MHz.
电力系统正常运行时，配电变压器对负荷不平衡具有屏蔽作用）零模行波近似为零。当线路发生非对称的单相接地故障时，线路三相平衡被破坏，于是出现图3所示的故障波形。
为分析故障行波的规律，从图10中的算例线路上任选三个区段，在每个区段上均勾设置a,bc三个故障点，并取不同的过渡电阻和故障初相角进行单相接地故障仿真，故障行波起始点与初始2个
? M量端
M 时
架线
电境
架空
距离
折射波反射波
图2混联线路故障和行波折反射示意图
基全项目：四川省科技支撑计划项目(20140010，2014GZ0083)
作者简介：陈志伟(1986一)男河北保定人,硕士研究生，研究方向为配电网款障定位；舒勤(1958一),男，四川成都人,教校，研究方向为电力系
统效障检测、现代信号处理、智能电网
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万方数据