基于边缘计算和广域同步测量技术的配电网故障定位方法 .docx

基于边缘计算和广域同步测量技术的配电网故障定位方法 本文提出了一种基于边缘计算和广域同步测量技术的配电网故障定位方法。该方法通过线路广域同步相电流设备提供同段母线波形数据，在母线上增设边缘计算单元监测零序电压、汇集同段母线录波数据，根据相似度量算法推导出余弦相似度以及变形的故障定位理论模型，并据此开发单相接地智能定位系统，实现该方法的工程应用和运行验证。 知识点一：单相接地故障特征 * 零序电压：接地后出现零序电压，其大小与接地电阻成反比。 * 零序电流：非故障线路和故障线路故障点下游的零序电流为该线路的对地等值电容电流，相位超前于零序电压 90°。 知识点二：配电物联网的母线边缘计算 * 边缘计算单元可安装于变电站内，也可在线路上与配电终端监控开关等设备融合获得零序电压或单独安装电压互感器获得零序电压信号。 * 边缘计算单元需要满足以下要求：① 内置远传通信模块，② 中央处理器满足数据处理性能指标，③ 可集中式触发接地故障分析，汇集分支数据，其采样与广域同步相电流录波装置保持同步。 知识点三：广域同步的相电流录波测量 * 广域同步相电流录波装置通过同步相量测量单元为核心的广域测量系统已经在主网大量使用。 * 新设计的广域同步相电流录波装置是在 PMU 方案的基础上改进而成，步骤如下所述：① 引入自动频率跟踪算法，② 建立装置处理功耗与线路感应取能功耗的平衡机制，③ 采用无线远传通信与边缘计算单元通信。 知识点四：故障区段定位方法 * 边缘计算单元的零序电压监测模块持续监测零序电压变化，一旦发现零序电压变化值 DU0 超过设定阈值 ε，认为发生了单相接地故障。 * 边缘计算单元收集到同段母线所有线路录波装置返回的录波数据后，将各节点的相电流数据合成为零序电流数据 I0(m,n)，并研判故障点。 知识点五：相似度量算法 * 余弦相似度可把相似度量结果限定在[-1,1]之间，反映两组相量信号之间的夹角（相位）关系。 * 度量不同配电分支的零序电流相似度，如式（1）所示 ρ(m1,m2)=∑k=1KI0(m1,k)⋅I0(m2,k)∑k=1KI20(m1,k)⋅I20(m2,k)√。