1.本发明涉及电力系统的交直流输配电线路的故障定位技术领域，尤其涉及一种复杂电力线路故障定位方法及系统、设备及存储介质。
背景技术：2.在电力系统中，交直流输配电线路是重要的组成部分，线路故障会影响系统稳定性及造成用户供电中断，人工查找故障点费时费力，快速准确的线路故障定位技术有利于故障线路的及时修复，减少因停电造成的经济损失，减轻人工巡线的艰辛。电力系统故障定位技术主要阻抗法、行波法两种，阻抗法易受故障电阻、互感器误差和电源参数等因素影响，实际应用效果不理想。行波法因原理简单和准确度高，已广泛应用在电力系统中。然而，行波法在电缆中波速不确定，行波信息丢失将面临定位失败，而且对于多分支复杂线路行波定位可靠性差，定位精度低。
3.当前分布式故障定位技术具备良好的工程应用前景，湖南大学褚旭等人提出一种高压直流输电线路的故障定位方法、系统及直流输电线路，通过故障区段的传感器和相邻传感器进行故障定位，可消除波速的影响，但需要先判断故障区段，且故障定位方程复杂，首末端的定位方程和沿线的故障定位方程不统一，行波故障定位计算方法对于复杂分支线路，故障定位常常失败。
4.随着以新能源为主的新型电力系统建设的不断深入，分布式能源大规模接入，交直流输配电线路越来越复杂，分支越来越多，一种简单、可靠、精准和快速的故障定位技术愈加受到关注与重视。
5.因此，如何进一步提高多分支复杂线路行波定位的准确度和可靠性，简化定位计算的复杂度，已成为行业内亟待解决的技术难题。
技术实现要素：6.本发明的主要目的在于提供一种复杂电力线路故障定位方法及系统、设备及存储介质，可以解决现有技术中的行波定位的准确度和可靠性不高的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明第一方面提供一种复杂电力线路故障定位方法，所述方法包括：
8.获取所述复杂电力线路上的若干个行波波头监测传感器采集到的行波波头到达对应的监测点的到达时刻，所述行波波头监测传感器分布在所述复杂电力线路的主干线及分支线上，所述行波波头监测传感器与所述监测点一一对应；
9.获取所述复杂电力线路对应的目标坐标系中各个所述监测点对应的坐标，所述目标坐标系的坐标原点为所述主干线上任一点，所述坐标包括监测点对应的线路位置以及到达时刻，所述线路位置包括主干线线路位置以及分支线线路位置；
10.利用所述主干线上的第一监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度以及主干线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述主干线上的第一故障点的坐标；
11.利用所述第一故障点的坐标以及各个所述分支线在所述主干线上对应的分支点坐标，确定所述分支线上是否存在第二故障点；
12.若所述分支线上是否存在第二故障点，则利用所述第一故障点的坐标、所述主干线上的第一监测点的坐标、分支线上的第二监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度、各个所述第二监测点之间的行波传播速度以及分支线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述复杂电力线路的第二故障点的坐标；
13.基于所述第一故障点的坐标以及所述第二故障点的坐标，确定所述复杂电力线路上的目标故障点。
14.在一种可行实现方式中，所述利用所述主干线上的第一监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度以及主干线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述主干线上的第一故障点的坐标，包括：
15.利用各个所述第一监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度及主干线故障定位方程，建立主干线故障定位方程组；
16.利用所述主干线故障定位方程组的求解结果中的第一监测点之间的传播速度，确定所述主干线上是否存在第一故障点；
17.若所述主干线上存在第一故障点，则根据所述第一监测点之间的传播速度，确定所述第一故障点的坐标。
18.在一种可行实现方式中，所述利用所述第一故障点的坐标、所述主干线上的第一监测点的坐标、分支线上的第二监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度、各个所述第二监测点之间的行波传播速度以及分支线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述复杂电力线路的第二故障点的坐标，包括：
19.利用所述第一故障点的坐标、所述主干线上的第一监测点的坐标、分支线上的第二监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度、各个所述第二监测点之间的行波传播速度以及分支线故障定位方程，建立分支线故障定位方程组，确定所述第二故障点的坐标。
20.在一种可行实现方式中，所述主干线故障定位方程：包括：
21.或
22.式中，(x，t)为所述第一故障点的坐标，x为主干线故障位置，t为故障发生时刻，(xi，ti)为第一监测点的坐标，xi为所述主干线上的第一监测点i的坐标位置，ti为所述第一监测点i对应的行波波头的到达时刻，ν为监测点之间的行波传播速度。
23.在一种可行实现方式中，所述分支线故障定位方程，包括：
[0024][0025]
式中，(x，y，t)为所述第二故障点的坐标，x为主干线故障位置，t为故障发生时刻，y为分支线故障位置，(x
jn
，y
jn
，t
jn
)为分支线j上的第二监测点n的坐标，x
jn
为所述分支线j上的第二监测点n的坐标位置，y
jn
为所述分支线j上的第二监测点n的到达时刻，t
jn
为所述分支线j上的第二监测点i的坐标位置，ν为监测点之间的行波传播速度。
[0026]
在一种可行实现方式中，若未获取到任一所述行波波头监测传感器采集的所述到达时刻，则所述主干线故障定位方程，包括：
[0027]
或
[0028]
式中，(x，t)为所述第一故障点的坐标，x为主干线故障位置，t为故障发生时刻，(x
i-1
，t
i-1
)为第一监测点的坐标，x
i-1
为所述主干线上的第一监测点i-1的坐标位置，t
i-1
为所述第一监测点i-1对应的行波波头的到达时刻，ν为监测点之间的行波传播速度。
[0029]
在一种可行实现方式中，所述方法还包括：
[0030]
若已知所述行波传播速度，则所述主干线上至少分布2个行波波头监测传感器；
[0031]
若未知所述行波传播速度，则所述主干线上至少分布3个行波波头监测传感器。
[0032]
为实现上述目的，本发明第二方面提供一种复杂电力线路故障定位系统，所述系统包括：
[0033]
所述系统包括：定位主机以及布置于复杂电力线路上的行波波头监测传感器；
[0034]
所述定位主机包括：通讯模块、数据处理模块、定位计算模块及输出显示模块；所述通讯模块、数据处理模块、定位计算模块及输出显示模块依次电连接。
[0035]
所述行波波头监测传感器用于监测所述复杂电力线路的电压的行波或电流的行波，以得到各个监测点的行波波头的到达时刻，所述行波波头监测传感器与所述监测点一
一对应；
[0036]
所述通讯模块用于与所述行波定位传感器进行通信，并获得所述行波波头的到达时刻以及行波波形；
[0037]
所述数据处理模块用于对所述到达时刻以及行波波形进行数据处理，并将数据处理后的所述到达时刻以及行波波形输出至所述定位计算模块；
[0038]
所述定位计算模块用于利用各个所述监测点对应的到达时刻以及监测点的线路位置，得到各个监测点的坐标，并利用所述主干线上的第一监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度以及主干线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述主干线上的第一故障点的坐标；利用所述第一故障点的坐标以及各个所述分支线在所述主干线上对应的分支点坐标，确定所述分支线上是否存在第二故障点；若所述分支线上是否存在第二故障点，则利用所述第一故障点的坐标、所述主干线上的第一监测点的坐标、分支线上的第二监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度、各个所述第二监测点之间的行波传播速度以及分支线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述复杂电力线路的第二故障点的坐标；基于所述第一故障点的坐标以及所述第二故障点的坐标，确定所述复杂电力线路上的目标故障点；
[0039]
所述输出显示模块用于显示所述复杂电力线路上的各个监测点及各个监测点的坐标、目标故障点及目标故障点的坐标以及故障距离信息。
[0040]
为实现上述目的，本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面或任一可行实现方式所示步骤。
[0041]
为实现上述目的，本发明第四方面提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面或任一可行实现方式所示步骤。
[0042]
采用本发明实施例，具有如下有益效果：
[0043]
本发明提供一种复杂电力线路故障定位方法，采用该方法，在复杂电力线路设置若干行波波头监测传感器，行波波头监测传感器与监测点一一对应，便可得到该复杂电力线路上的若干监测点，结合监测点对应的到达时刻以及线路位置将复杂电力线路坐标化，以此建立与线路位置、到达时刻以及行波传播速度有关的主干线故障定位方程，便可以简单快速的求解出第一故障点，并基于该第一故障点的坐标以及主干线上的分支线对应的分支点坐标，确定是否位于分支线上，并在位于分支线上时，进而建立与线路位置、到达时刻以及行波传播速度有关的分支线故障定位方程，便可以简单快速的求解出第二故障点，最终可以基于第一故障点以及第二故障点得到复杂电力线路的目标故障点，理论上在故障定位时是不存在定位死区，且无需先确定故障区段，方程列写简易，使得定位原理简单，弥补了双端行波定位需要先判断故障区段和行波波速采用固定光速影响定位精度的不足，无需再次规划定位路径，可实时计算波速，定位计算方法可靠性、准确度高。
附图说明
[0044]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]
其中：
[0046]
图1为本发明实施例中一种复杂电力线路的线路示意图；
[0047]
图2为本发明实施例中一种杂电力线路故障定位方法的流程示意图；
[0048]
图3为本发明实施例中一种复杂电力线路对应的目标坐标系示意图；
[0049]
图4为本发明实施例中一种杂电力线路故障定位方法的另一流程示意图；
[0050]
图5为本发明实施例中一种包括目标故障点的复杂电力线路的目标坐标系示意图；
[0051]
图6本发明实施例中一种杂电力线路故障定位系统的结构示意图；
[0052]
图7为本发明实施例中计算机设备的结构框图。
具体实施方式
[0053]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054]
请参阅图1，图1为本发明实施例中一种复杂电力线路的线路示意图，本实施例所指复杂电力线路是由母线、主干线以及分支线等等各种线路类型组成的纵横交错的输电线路，参考图1中的复杂电力线路包括母线1、母线2、主干线1、分支线1、分支线2和分支线3，其中，在主干线1的首端、末端及沿线装设行波波头监测传感器4，在分支线1、分支线2、分支线3末端装设行波波头监测传感器4，安装位置可以选择在不同线路类型电缆和架空线的连接处、线径不一样的两条线路的连接处以及电力线路较长需精确定位的区段，需要说明的是，传感器的分布位置以及分布数量可以基于实际需要进行选择，继续参照图1，图1中设置了8个传感器4，每个行波波头监测传感器4用于测量其所在位置(即监测点)的波头到达时刻，分别记为t0、t1、t2、t3、t4、t
11
、t
21
、t
31
，也即每个监测点的行波波头到达时刻。可以理解的是，图1所示的电力线路仅作举例，并不做具体限定。
[0055]
请继续参考图2，图2为本发明实施例中一种杂电力线路故障定位方法的流程示意图，图2所示方法包括如下步骤：
[0056]
201、获取所述复杂电力线路上的若干个行波波头监测传感器采集到的行波波头到达对应的监测点的到达时刻，所述行波波头监测传感器分布在所述复杂电力线路的主干线及分支线上，所述行波波头监测传感器与所述监测点一一对应；
[0057]
需要说明的是，行波波头监测传感器用于采集行波的波形信息，包括但不限于行波波头到达对应的监测点的到达时刻，以及行波的波形。在本实施例中，该行波波头监测传感器分设在复杂电力线路上，也即需要在多分支复杂电力线路上，布置行波波头监测传感器，以此记录行波波头到达监测点的时刻；继续以图1为例该传感器可以为8个，分别设置在主干线1、分支线1及分支线2上。可以理解的是对待更加复杂的电力线路或者不同的故障检测需求则可以设置更多的监测点，也即传感器的数量可以更多，在此举例不做限定。故障发生时刻和行波到达各行波传感器的到达时刻，按照24小时制或12小时制表示，时间换算成
微妙或纳秒。
[0058]
202、获取所述复杂电力线路对应的目标坐标系中各个所述监测点对应的坐标，所述目标坐标系的坐标原点为所述主干线上任一点，所述坐标包括监测点对应的线路位置以及到达时刻，所述线路位置包括主干线线路位置以及分支线线路位置；
[0059]
进一步的，还需要获取各个监测点在该复杂电力线路对应的目标坐标系中的的坐标，其中，该坐标可以体现各个监测点在该复杂电力线路中的线路位置，该目标坐标系基于线路位置以及到达时刻建立，该目标坐标系的原点为主干线上的任意一点，确定坐标原点后，可沿主干线将整条电力线路坐标化，优选的坐标0点可为主干线路上的首端，主干线以线路首端为监测点为坐标原点即x0＝0，线路沿线的监测点到首端的线路长度为l1、l2、l3……
li，i为所有监测点的编号0、1、2、3
……
i，xi＝li。则每个监测点的主干线线路位置则为对应的线路长度，因此，在横轴x上坐标数组为(x0、x1、x2、x3…
xi)。进一步的，分支线路坐标化则是以主干线和分支线的交点为起点来坐标化分支线路，获得分支线路行波波头监测传感器的坐标数组(x
11
、y
11
)、(x
21
、y
21
)、
…
、(x
j1
、y
j1
)、
…
、(x
jn
，y
jn
)，其中，j为第j条分支线路，n为第j条分支线路上的第n个传感器。
[0060]
示例性的，参考图3并结合图1对建立目标坐标系的方法进行说明，其中，图3为本发明实施例中一种复杂电力线路对应的目标坐标系示意图，获得主干线1电力线路每个行波监测传感器4之间沿线路长度l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7，假设母线1端的传感器为坐标原点则该点坐标表示为(x0，t0)，x0＝0，t0为故障行波波头到达该传感器的时刻；沿主干线分布的各行波波头监测传感器的坐标位置记为(x1，t1)、(x2，t2)、(x3，t3)、(x4，t4)；其中，x1＝l1+l2，x2＝l1+l2+l3，x3＝l1+l2+l3+l4，x4＝l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7，t1、t2、t3、t4为行波波头到达各自传感器的时刻。
[0061]
进一步的，分支线1、分支线2和分支线3坐标化，分支线分布的各行波波头监测传感器的坐标位置记为(x
11
，y
11
，t
11
)，x
11
＝l1+l2+l
31
，y
11
＝l8+l9；(x
21
，y
21
，t
21
)，x
21
＝l1+l2+l3+l
41
，y
21
＝l
10
+l
11
；(x
31
，y
31
，t
31
)，x
31
＝l1+l2+l3+l4+l5+l6，y
31
＝l
12
；t
11
、t
21
、t
31
为行波波头到达各自传感器的时刻。经过上述坐标化的过程，便可以得到复杂电力线路对应的目标坐标系。可以理解为，主干线线路位置用x表示，分支线路线路位置用y表示。进而主干线上的监测点坐标可以表示为(xi，ti)，分支线上的监测点坐标可以表示为(x
jn
，y
jn
，t
jn
)，其中，xi为主干线上的监测点i的主干线线路位置，ti为主干线上的监测点i的到达时间，x
jn
为分支线j上的监测点n的主干线线路位置，y
jn
为分支线j上的监测点n的分支线线路位置，t
jn
为分支线j上的监测点n的到达时间。
[0062]
203、利用所述主干线上的第一监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度以及主干线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述主干线上的第一故障点的坐标；
[0063]
在本实施例中，可以利用主干线上的第一监测点的坐标(xi，ti)、各个第一监测点之间的行波传播速度以及主干线故障定位方程进行故障定位处理，得到主干线上的第一故障点的坐标，故障定位处理是在主干线上的寻找第一故障点的过程，可以理解为求解主干线故障定位方程的过程，进而便可以得到第一故障点的坐标，其中，主干线故障定位方程是基于各个监测点之间的行波传播的关系建立的，比如与行波传播的位移与行波传播时长以及行波传播速度有关的方程，因此，可以基于主干线故障定位方程求解出可能的第一故障
点的坐标，实现故障定位。可以理解的是，主干线上的第一监测点的坐标可以表示为(xi，ti)，进而第一故障点的坐标可以表示为(x，t)，其中，各个第一监测点之间的行波传播速度可以表示为ν。
[0064]
204、利用所述第一故障点的坐标以及各个所述分支线在所述主干线上对应的分支点坐标，确定所述分支线上是否存在第二故障点；
[0065]
进一步的，对于复杂电力线路包括的主干线上的行波故障，还可能是由于分支线行波故障引起的，因此，需要判断分支线是否存在故障，具体的，利用第一故障点的坐标以及各个分支线在所述主干线上对应的分支点坐标，确定分支线上是否存在第二故障点，可以理解的的是，每个分支线都是在主干线上分支出去的，因此，分支线与主干线均会存在一个交点、可以将该交点成为分支点，示例性的，若第一故障点的坐标包括的线路位置与该分支点对应的线路位置是否相同，来判断分支线上是否存在第二故障点，若相同，则分支线上存在第二故障点；若不同，则分支线上不存在第二故障点。
[0066]
需要说明的是，若分支线上不存在第二故障点，则便可以根据第一故障点的坐标得到目标故障点。若分支线上存在第二故障点，则继续执行步骤205。
[0067]
205、若所述分支线上存在第二故障点，则利用所述第一故障点的坐标、所述主干线上的第一监测点的坐标、分支线上的第二监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度、各个所述第二监测点之间的行波传播速度以及分支线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述复杂电力线路的第二故障点的坐标；
[0068]
可以理解的是，若分支线上存在第二故障点，则需要继续确定分支线上的第二故障点的坐标，具体的，利用第一故障点的坐标、主干线上的第一监测点的坐标、分支线上的第二监测点的坐标、各个第一监测点之间的行波传播速度、各个第二监测点之间的行波传播速度以及分支线故障定位方程进行故障定位处理，得到复杂电力线路的第二故障点的坐标。其中，分支线故障定位方程基于各个监测点之间的行波传播的关系建立的，比如与行波传播过程中的位移、行波传播时长以及行波传播速度有关的方程，因此，可以基于分支线故障定位方程求解出可能的第二故障点的坐标，实现故障定位。其中，第二故障点的坐标可以表示为(x，y，t)，第二监测点的坐标可以表示为(x
jn
，y
jn
，t
jn
)。
[0069]
206、基于所述第一故障点的坐标以及所述第二故障点的坐标，确定所述复杂电力线路上的目标故障点。
[0070]
本发明提供一种复杂电力线路故障定位方法，采用上述方法，在复杂电力线路设置若干行波波头监测传感器，行波波头监测传感器与监测点一一对应，便可得到该复杂电力线路上的若干监测点，结合监测点对应的到达时刻以及线路位置将复杂电力线路坐标化，以此建立与线路位置、到达时刻以及行波传播速度有关的主干线故障定位方程，便可以简单快速的求解出第一故障点，并基于该第一故障点的坐标以及主干线上的分支线对应的分支点坐标，确定是否位于分支线上，并在位于分支线上时，进而建立与线路位置、到达时刻以及行波传播速度有关的分支线故障定位方程，便可以简单快速的求解出第二故障点，最终可以基于第一故障点以及第二故障点得到复杂电力线路的目标故障点，理论上在故障定位时是不存在定位死区，且无需先确定故障区段，方程列写简易，使得定位原理简单，弥补了双端行波定位需要先判断故障区段和行波波速采用固定光速影响定位精度的不足，无需再次规划定位路径，可实时计算波速，定位计算方法可靠性、准确度高。
[0071]
请参阅图4，图4为本发明实施例中一种杂电力线路故障定位方法的另一流程示意图，如图4所示方法包括如下步骤：
[0072]
401、获取所述复杂电力线路上的若干个行波波头监测传感器采集到的行波波头到达对应的监测点的到达时刻，所述行波波头监测传感器分布在所述复杂电力线路的主干线及分支线上，所述行波波头监测传感器与所述监测点一一对应；
[0073]
402、获取所述复杂电力线路对应的目标坐标系中各个所述监测点对应的坐标，所述目标坐标系的坐标原点为所述主干线上任一点，所述坐标包括监测点对应的线路位置以及到达时刻，所述线路位置包括主干线线路位置以及分支线线路位置；
[0074]
需要说明的是步骤401及402与图2所示步骤201及202内容相似，为避免重复，此处不做赘述，具体可参考前述步骤201及202的内容。
[0075]
403、利用各个所述第一监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度及主干线故障定位方程，建立主干线故障定位方程组；
[0076]
在一种可行实现方式中，设定主干线故障位置x和故障发生时刻为t，可得(x-xi)的距离为(ti-t)v，故主干线故障定位方程可以如下所示：
[0077]
或
[0078]
式中，(x，t)为所述第一故障点的坐标，x为主干线故障位置，t为故障发生时刻，(xi，ti)为第一监测点的坐标，xi为所述主干线上的第一监测点i的坐标位置，ti为所述第一监测点i对应的行波波头的到达时刻，ν为监测点之间的行波传播速度。
[0079]
需要说明的是，若已知所述行波传播速度，则所述主干线上至少分布2个行波波头监测传感器；若未知所述行波传播速度，则所述主干线上至少分布3个行波波头监测传感器。以保证方程组可进行解算，实现故障定位。
[0080]
在一种可行实现方式中，若未获取到任一所述行波波头监测传感器采集的所述到达时刻，也即若任一传感器故障或其他原因，导致不能采集到达时刻，则所述主干线故障定位方程，包括：
[0081]
或
[0082]
式中，(x，t)为所述第一故障点的坐标，x为主干线故障位置，t为故障发生时刻，(x
i-1
，t
i-1
)为第一监测点的坐标，x
i-1
为所述主干线上的第一监测点i-1的坐标位置，t
i-1
为
所述第一监测点i-1对应的行波波头的到达时刻，ν为监测点之间的行波传播速度。也即，即使缺少任一传感器的数据，也不会影响故障定位方程的建立。也即方程组中方程式的数量与正常工作的传感器数量正相关。
[0083]
404、利用所述主干线故障定位方程组的求解结果中的第一监测点之间的传播速度，确定所述主干线上是否存在第一故障点；
[0084]
405、若所述主干线上存在第一故障点，则根据所述第一监测点之间的传播速度，确定所述第一故障点的坐标；
[0085]
参考图5，图5为本发明实施例中一种包括目标故障点的复杂电力线路的目标坐标系示意图，图5所示的复杂电力线路包括的主干线的主干线故障定位方程组可以如下：
[0086][0087]
示例性的，结合图5对本实施例中的步骤403、404及405的第一故障点的求解过程进行说明：
[0088]
首先假设故障位置所在的主干线的线路区段，求解主干线故障定位方程(分布式故障定位方程组)，计算出主干线路故障点位置坐标，该主干线的线路区段有各个检测点构成，相邻的检测点之间的电力线路表作为一个线路区段，如图5所示，线路区段包括{【x0-x1】，【x1-x2】，【x2-x3】，【x3-x4】}，假设故障发生在x2和x3之间，且传感器均正常工作，不缺少传感器数据，求解主干线故障定位方程步骤为：
[0089]
1)设故障点发生在x0与x1之间，所有行波波头传感器正常时的故障定位方程在求解时，可以变换为：
[0090]
故障定位方程组(a)
[0091]
由方程(0)和方程(1)可得：第一故障点
[0092]
由方程(0)和方程(2)可得：第一故障点
[0093]
由方程(0)和方程(3)可得：第一故障点
[0094]
由方程(0)和方程(4)可得：第一故障点
[0095]
由方程(1)和方程(2)可得：监测点1及监测点2之间的行波传播速度
[0096]
由方程(1)和方程(3)可得：监测点1及监测点3之间的行波传播速度
[0097]
由方程(1)和方程(4)可得：监测点1及监测点4之间的行波传播速度
[0098]
由方程(2)和方程(3)可得：监测点2及监测点3之间的行波传播速度
[0099]
由方程(2)和方程(4)可得：监测点2及监测点4之间的行波传播速度
[0100]
由方程(3)和方程(4)可得：监测点3及监测点4之间的行波传播速度
[0101]
综上，将线路位置以及到达时刻代入行波传播速度的表达式，得到各个行波传播速度的求解结果v
12
、v
13
、v
14
、v
23
、v
24
、v
34
，利用所求得的行波传播速度作为已知值代入求解各个第一故障点，如故障点x不在x0与x1之间，故障定位方程组(a)不能用于求解故障点位置坐标x，需要说明的是，由于需要利用所求得的行波传播速度作为已知值代入求解各个第一故障点，若求解之后的第一故障点必然不在监测点的线路位置区间内，因此，可以确定该监测点的线路位置区间内，不存在故障点坐标x。
[0102]
2)进一步的，设故障点发生在x1与x2之间，所有行波波头监测传感器正常时的故障定位方程可变换为：
[0103]
故障定位方程组(b)
[0104]
由方程(0)和方程(1)可得：
[0105]
由方程(0)和方程(2)可得：第一故障点
[0106]
由方程(0)和方程(3)可得：第一故障点
[0107]
由方程(0)和方程(4)可得：第一故障点
[0108]
由方程(1)和方程(2)可得：第一故障点
[0109]
由方程(1)和方程(3)可得：第一故障点
[0110]
由方程(1)和方程(4)可得：第一故障点
[0111]
由方程(2)和方程(3)可得：
[0112]
由方程(2)和方程(4)可得：
[0113]
由方程(3)和方程(4)可得：
[0114]
利用所求得的行波传播速度作为已知值代入求解各个第一故障点，若故障点x不在x1与x2之间。则故障定位方程组(b)不能用于求解故障点位置坐标x。
[0115]
(3)设故障点发生在x2与x3之间，所有行波波头传感器正常时的故障定位方程可变换为：
[0116]
故障定位方程组(c)
[0117]
由方程(0)和方程(1)可得：
[0118]
由方程(0)和方程(2)可得：
[0119]
由方程(0)和方程(3)可得：第一故障点
[0120]
由方程(0)和方程(4)可得：第一故障点
[0121]
由方程(1)和方程(2)可得：
[0122]
由方程(1)和方程(3)可得：第一故障点
[0123]
由方程(1)和方程(4)可得：第一故障点
[0124]
由方程(2)和方程(3)可得：第一故障点
[0125]
由方程(2)和方程(4)可得：第一故障点
[0126]
由方程(3)和方程(4)可得：
[0127]
利用所求得的行波传播速度作为已知值代入求解各个第一故障点，则设故障点x在x2与x3之间。该故障定位方程组(c)可以用于求解故障点位置坐标x。
[0128]
进一步的，如该复杂电力线路为纯架空线路，则v
01
＝v
02
＝v
12
＝v
34
＝3
×
108m/s，将行波传播速度代入行波传播速度代入行波传播速度代入求解出第一故障点x
03
、x
04
、x
13
、x
14
、x
23
、x
24
。若为非纯架空线路，则可以将监测点坐标，坐标包括线路位置以及到达时刻代入速度表达式，得到对应的速度值，并利用对应的求解的速度值代入第一故障点的表达式，求解出第一故障点的坐标。
[0129]
3)综合计算出主干线的第一故障点位置横坐标
[0130]
利用x
03
、x
04
、x
13
、x
14
、x
23
、x
24
，采用最小二乘法、平均值法、方差和数学期望等优化算法计算出主干线路上的第一故障点横坐标x。
[0131]
示例性的，采用平均值法计算线路故障点横坐标可以参考下述公式：
[0132][0133]
需要说明的是，上述示例基于传感器均正常运作，也即传感器数据不缺失的情况，若存在任一传感器数据缺失，假设行波传感器缺少行波波头到达时刻t3，则图5所示的复杂电力线路的上述主干线故障定位方程组则可以列为：
[0134][0135]
406、利用所述第一故障点的坐标以及各个所述分支线在所述主干线上对应的分支点坐标，确定所述分支线上是否存在第二故障点；
[0136]
407、若所述分支线上存在第二故障点，则利用所述第一故障点的坐标、所述主干线上的第一监测点的坐标、分支线上的第二监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度、各个所述第二监测点之间的行波传播速度以及分支线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述复杂电力线路的第二故障点的坐标；
[0137]
需要说明的是，步骤407与图2所示步骤205内容相似，为避免重复，此处不作赘述，具体可参考前述步骤205的内容。
[0138]
具体的，步骤407可以包括：若分支线上存在第二故障点，则利用所述第一故障点的坐标、所述主干线上的第一监测点的坐标、分支线上的第二监测点的坐标、各个所述第一
监测点之间的行波传播速度、各个所述第二监测点之间的行波传播速度以及分支线故障定位方程，建立分支线故障定位方程组，确定所述第二故障点的坐标。
[0139]
在一种可行实现方式中，分支线故障定位方程可以如下所示：
[0140][0141]
式中，(x，y，t)为所述第二故障点的坐标，x为主干线故障位置，t为故障发生时刻，y为分支线故障位置，(x
jn
，y
jn
，t
jn
)为分支线j上的第二监测点n的坐标，x
jn
为所述分支线j上的第二监测点n的坐标位置，t
jn
为所述分支线j上的第二监测点n的到达时刻，y
jn
为所述分支线j上的第二监测点i的坐标位置，ν为监测点之间的行波传播速度。需要说明的是，图5中分支线上设置了1个行波波头监测传感器，故仅存在一个第二检测点，因此公式中(x
j1
，y
j1
，t
j1
)为分支线j上的第二监测点1的坐标，也表示为分支线j上的第一个第二检测点的坐标。
[0142]
继续以图5结合上述第一故障点的求解过程进行步骤406与407的说明，其中，由步骤405计算出了第一故障点发生在x2与x3之间的横坐标x，如第二故障点横坐标x≈x
21
＝l1+l2+l3+l
41
，则说明第二故障点的横坐标与分支线2对应的分支点坐标接近，因此，故障点也可能位于分支线2，需要进一步计算故障点位置。
[0143]
4)假设故障点位于分支线2上，x为步骤405计算出第二故障点横坐标，故障点位置坐标为(x，y，t)，列写故障定位方程为：
[0144][0145]
由方程(0)和方程(6)可得：第二故障点
[0146]
由方程(1)和方程(6)可得：第二故障点
[0147]
由方程(2)和方程(6)可得：第二故障点
[0148]
由方程(3)和方程(6)可得：第二故障点
[0149]
由方程(4)和方程(6)可得：第二故障点
[0150]
由方程(5)和方程(6)可得：第二故障点
[0151]
由方程(7)和方程(6)可得：第二故障点
[0152]
由方程(0)和方程(1)可得：
[0153]
由方程(1)和方程(2)可得：
[0154]
由方程(2)和方程(3)可得：
[0155]
由方程(3)和方程(4)可得：
[0156]
进一步，如为纯架空线路v
01
＝v
12
＝v
23
＝v
34
＝v
236
＝v
125
＝v
347
，则v＝v
01
＝v
12
＝v
23
＝v
34
＝v
236
＝v
125
＝v
347
，各行波波头监测传感器位置坐标和行波波头到达时刻代入下式：
[0157][0158][0159][0160][0161][0162][0163]
[0164]
求解出y的7个第二故障点的坐标值记作y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7。
[0165]
利用y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7计算出第二故障点的精确故障点位置y坐标，可采用最小二乘法、平均值法、方差和数学期望等方法计算出线路故障点位置y坐标。如采用平均值法计算线路故障点精确位置为：
[0166][0167]
则故障点精确位置坐标为(x,y)，x为步骤405求出y为步骤407求出，故障点在线路段l
41
、l
42
的x位置坐标处，或在l
10
、l
11
的y位置坐标处。
[0168]
如电力线路为混合线路各段波速不相等。即v≠v
01
≠v
12
≠v
23
≠v
34
≠v
236
≠v
125
≠v
347
，则将v
01
、v
12
、v
23
、v
34
、v
236
、v
125
、v
347
、各行波波头监测传感器的位置坐标和行波波头到达时刻代入下式，解出v
236
、y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7，y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7为下式求解出的7个y坐标。
[0169][0170][0171][0172][0173][0174][0175][0176]
进一步利用求解出y的7个坐标值y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7，计算出故障点精确的y坐标。
[0177]
408、基于所述第一故障点的坐标以及所述第二故障点的坐标，确定所述复杂电力线路上的目标故障点。
[0178]
需要说明的是，通过计算出故障点在主干线的坐标位置，也即得到的第一故障点的坐标，并进一步确定故障发生的分支，利用该分支线路的行波波头监测传感器的到达时刻校验故障点位置，也即确定第二故障点的坐标，以此确定最终故障点坐标(x，y，t)。
[0179]
本发明实施例提供了一种复杂电力线路故障定位方法，采用上述方法具有如下有益效果：(1)本技术通过将多分支的复杂线路坐标化，先计算出故障点在主干线的横坐标，再利用分支线路行波波头监测传感器的波头到达时刻、坐标，计算出故障点的纵坐标，确定故障点的位置，弥补了双端行波定位对于复杂线路定位常常失败的问题。(2)本技术为多分支复杂交直流输配电线路提供了一种可靠、经济和准确的故障定位方法和系统，多分支复
杂线路的故障方程列写和求解便于计算机分析，发展了目前的行波定位技术。(3)本技术的多分支复杂线路故障定位方程简单、可靠，克服了当前行波定位方法对于复杂线路每段首末端都需安装行波监测传感器和定位过程复杂的问题，任意行波监测传感器的到达时刻丢失，仅失去一个方程式，不影响方程的形式，能方便地计算出多分支复杂线路每段行波的波速以及故障点的位置。
[0180]
图6本发明实施例中一种复杂电力线路故障定位系统的结构示意图；如图6所示一种复杂电力线路故障定位系统60包括：定位主机601以及布置于复杂电力线路上的行波波头监测传感器602；
[0181]
所述定位主机601包括：通讯模块6011、数据处理模块6012、定位计算模块6013及输出显示模块6014；所述通讯模块6011、数据处理模块6012、定位计算模块6013及输出显示模块6014依次电连接。
[0182]
所述行波波头监测传感器602用于监测所述复杂电力线路的电压的行波或电流的行波，以得到各个监测点的行波波头的到达时刻，所述行波波头监测传感器与所述监测点一一对应；
[0183]
所述通讯模块6011用于与所述行波定位传感器进行通信，并获得所述行波波头的到达时刻以及行波波形；
[0184]
所述数据处理模块6012用于对所述到达时刻以及行波波形进行数据处理，并将数据处理后的所述到达时刻以及行波波形输出至所述定位计算模块；
[0185]
所述定位计算模块6013用于利用各个所述监测点对应的到达时刻以及监测点的线路位置，得到各个监测点的坐标，并利用所述主干线上的第一监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度以及主干线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述主干线上的第一故障点的坐标；利用所述第一故障点的坐标以及各个所述分支线在所述主干线上对应的分支点坐标，确定所述分支线上是否存在第二故障点；若所述分支线上是否存在第二故障点，则利用所述第一故障点的坐标、所述主干线上的第一监测点的坐标、分支线上的第二监测点的坐标、各个所述第一监测点之间的行波传播速度、各个所述第二监测点之间的行波传播速度以及分支线故障定位方程进行故障定位处理，得到所述复杂电力线路的第二故障点的坐标；基于所述第一故障点的坐标以及所述第二故障点的坐标，确定所述复杂电力线路上的目标故障点；
[0186]
所述输出显示模块6014用于显示所述复杂电力线路上的各个行波波头监测传感器的状态、各个监测点及各个监测点的坐标、目标故障点及目标故障点的坐标以及故障距离信息。
[0187]
本发明提供一种复杂电力线路故障定位系统，采用该系统，在复杂电力线路设置若干行波波头监测传感器，行波波头监测传感器与监测点一一对应，便可得到该复杂电力线路上的若干监测点，结合监测点对应的到达时刻以及线路位置将复杂电力线路坐标化，以此建立与线路位置、到达时刻以及行波传播速度有关的主干线故障定位方程，便可以简单快速的求解出第一故障点，并基于该第一故障点的坐标以及主干线上的分支线对应的分支点坐标，确定是否位于分支线上，并在位于分支线上时，进而建立与线路位置、到达时刻以及行波传播速度有关的分支线故障定位方程，便可以简单快速的求解出第二故障点，最终可以基于第一故障点以及第二故障点得到复杂电力线路的目标故障点，理论上在故障定
位时是不存在定位死区，且无需先确定故障区段，方程列写简易，使得定位原理简单，弥补了双端行波定位需要先判断故障区段和行波波速采用固定光速影响定位精度的不足，无需再次规划定位路径，可实时计算波速，定位计算方法可靠性、准确度高。
[0188]
图7示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是终端，也可以是服务器。如图7所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现上述方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行上述方法。本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0189]
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行图2或图4所示方法的步骤。
[0190]
在一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行图2或图4所示方法的步骤。
[0191]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0192]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0193]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
