复杂电能质量扰动事件源定位方法

董海艳 贾清泉 崔志强 于 浩 石磊磊，2

(1.电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学) 秦皇岛 066004 2.国网河北省电力公司邢台供电分公司 邢台 054001)

复杂电能质量扰动事件源定位方法

董海艳1贾清泉1崔志强1于 浩1石磊磊1，2

(1.电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学) 秦皇岛 066004 2.国网河北省电力公司邢台供电分公司 邢台 054001)

复杂电能质量扰动事件包含多个相关的基本事件和多个扰动事件源。在对复杂扰动事件的类型和时空特征进行分析的基础上，提出一种复杂电能质量扰动事件源定位方法。采用原子算法检测扰动事件，给出根据各基本事件的起止时间进行扰动区段划分的方法；采用叠加原理对瞬时功率进行分析，提出根据扰动能量的极性对各区段扰动事件源进行定位。算例结果表明，该方法能够实现复杂电能质量扰动事件源定位。

电能质量 复杂扰动 事件源定位 原子分解

0 引言

随着大容量非线性负荷、冲击性负荷、波动性负荷及电力电子设备的广泛使用，加上各种新能源发电设备接入电网，电能质量的污染程度更加严重，污染状况更加复杂。在复杂电网环境下，网络化电能质量监测系统检测到的多个扰动事件之间可能存在关联性，组成复杂电能质量扰动事件[1，2]。例如，故障导致电压暂降事件、切除故障引起电压中断事件、重合闸不成功再次引起电压暂降事件以及电压暂降过程中可能伴随有电动机自起动引起的电压暂降事件。这些扰动事件接连发生，相互之间并不独立，并且在事件发展过程中，除了故障事件源之外，还出现了感应电动机这一中间事件源。按照目前电能质量分析的方法处理类似复杂扰动事件只能获得一个个孤立的扰动信息，不能演绎整个事件的发生发展过程，无法完成对事件的综合诊断。相比单一事件，复杂扰动事件对电能质量分析提出了更高要求。扰动事件源定位是电能质量分析的核心工作之一，对含有多个基本事件和扰动事件源的复杂扰动事件进行定位，有利于全面解释复杂扰动的完整过程和综合信息，对分析事件后果、追究事件责任以及治理电能质量污染具有重要的指导价值。

扰动事件源定位技术主要是判别监测点和扰动事件源的相对位置。其中，基于功率和能量的方法是定位事件源的常用方法。文献[3]首次提出根据扰动能量的极性和扰动功率的初始峰值进行扰动方向判别，定位思想是将扰动源视为一个从电网吸取能量的“能量池”，但缺乏理论依据。文献[4，5]在此基础上利用小波变换对该方法进行了改进，提高了对电容器投切扰动事件的判别准确率。文献[6]将扰动源分为从系统吸取能量和向系统注入能量两类，针对向系统注入能量的扰动采用符号函数作为改进系数，然后利用文献[3]的方法实现定位。文献[7，8]应用叠加定理分析扰动前后的网络，利用三相电压和电流中的扰动成分获取扰动功率，定位准确率较高。文献[9]从扰动无功功率和无功能量角度对功率能量法进行了扩展。除基于功率和能量进行定位的方法外，还有阻抗法、支路电流法等其他一些用于定位电压暂降、电容器投切等扰动源的方法。文献[10-12]采用阻抗法判别电压暂降源，主要适用于对称故障导致的电压暂降，文献[13]在此基础上进行了改进，改进后的方法适用于含有线性和非线性负荷的系统。文献[14]提出基于暂降起因定位的方法，适用于故障、感应电动机起动和变压器励磁导致的电压暂降。文献[15]提出利用支路电流偏移指标定位电压暂降或电容器投切扰动源的方法。文献[16]根据电网故障过程中扰动有功电流变化的规律，提出一种基于扰动有功电流方向的电压暂降源定位方法。文献[17]利用三点法估计系统参数，然后定量给出电压暂降源定位结果。文献[18]对电容器投切扰动进行了定位。

上述研究在扰动源定位领域做出了有益探索，但仅能实现单一事件的扰动源定位。复杂扰动事件中存在多个相互关联的基本事件，并且在事件发展过程中可能存在多个扰动事件源，现有方法不能解决其定位问题。本文从复杂扰动事件的类型及时空特征出发，提出分区段定位策略实现复杂扰动事件源定位。采用原子分解算法检测扰动事件，给出根据各基本事件的起止时间进行扰动区段划分的方法；采用叠加原理对瞬时功率进行分析，提出根据扰动能量的极性对各区段扰动事件源进行定位。仿真算例结果表明，本文所提方法能够实现含多个基本事件的复杂电能质量扰动事件源定位。

1 复杂电能质量扰动事件类型及时空特征

本文提出的复杂电能质量扰动事件，是指由具有因果时空关联关系的基本事件组成的整体，关联型式至少包括连锁型、并发型或发展型关系中的一种以及传导型关系。基本事件是指单一扰动事件，包括电压暂降、电压暂升、电压中断、脉冲暂态、振荡暂态等基本事件类型。因基本事件引发系统电气设备或负荷改变运行状态而导致另一基本事件发生，则两个事件之间是连锁型关系；因基本事件在拓扑结构相连的线路上传播而导致系统其他支路基本事件发生，则这些事件之间是传导型关系；某基本事件发生后，与事件相关的某些参数值持续变化，最终演变为另一基本事件，则两个事件之间是发展型关系；由同一原因引发两个或多个基本事件同时同地发生，则这些事件之间是并发型关系。

基本事件之间的关联类型不同，事件之间的时空特征也不同。从事件发生的起止时间来看，具有连锁型或发展型关系的两个基本事件随时间依次发生，前一个事件的结束时刻是后一个事件的开始时刻；具有并发型关系的两个基本事件，事件发生的起止时刻相同；具有传导型关系的两个基本事件，是由扰动传播形成，事件发生的起止时刻也基本相同。从引起事件发生的扰动事件源的空间位置来看，具有发展型、并发型或传导型关系的两个基本事件，是由同一个扰动事件源引发，事件源的地点保持不变；具有连锁型关系的两个基本事件，引起两个事件发生的原因可能相同也可能不同，若扰动原因不同，则两个扰动源的位置也可能不同。引言中所述的复杂扰动事件，故障发生地点与感应电动机安装地点分别位于不同的两条线路时，属于两个扰动源不在同一位置的情况。

通过上述分析可知，具有连锁型关系的两个基本事件可能是由位于系统不同地点的两个扰动源导致，除此之外，其他三种关联类型的事件仅由位于系统某一地点的扰动源引起。

2 复杂扰动事件源定位的理论依据

2.1 单一扰动事件与复杂扰动事件的定位区别

电能质量监测中心通过对监测终端检测到的电压和电流扰动信号进行分析和处理实现扰动源定位及其他功能。对于单一扰动事件，电能质量监测终端记录并上传的扰动波形数据可能仅包含一个扰动事件发生的过程。而对于复杂扰动事件，监测终端记录的扰动波形数据包含几个扰动事件发生的过程，并且这些扰动事件彼此关联、相互交织在一起。例如，短路故障引起电压暂降，保护装置三相跳闸引起电压中断，电压恢复时电动机自起动引起另一类电压暂降，这一系列事件相继发生，构成具有连锁型关系的复杂电能质量扰动事件。监测终端会将整个扰动过程作为一个电压暂降记录上传给电能质量监测中心，监测中心需要对整个扰动记录进行分析和处理，实现扰动识别、扰动源定位等功能。起止时刻不同的多个事件交织在一起，增加了扰动事件源定位的难度。

对于上述复杂扰动事件，短路故障作为事件发生的初始原因是起源性事件，直接导致故障线路和相邻非故障线路发生电压暂降；电动机自起动是在事件发展过程中出现的，是中间事件源，导致线路发生另一类电压暂降。对复杂事件源进行定位，不仅需要判别起源性事件与监测点的相对位置，还需要判别中间事件源与监测点的相对位置。相比单个扰动源定位，复杂事件发展过程中多个不同地点扰动事件源的出现极大增加了扰动源定位的难度。

通过上述分析可知，复杂扰动事件源定位比单一扰动源定位更加复杂，主要体现在：①扰动波形数据中包含多个基本事件，且各基本事件的起止时刻不同；②基本事件之间通过连锁型、发展型或并发型关系交织在一起，增加了扰动波形的复杂程度；③除起源性事件源外，可能包含其他中间事件源，且各扰动事件源在系统中的位置不同。

2.2 定位依据

本文研究的基本事件类型包括电压暂降、电压暂升和电压中断事件，且认为系统中的元器件是线性的。由复杂扰动事件关联类型和时空特征分析可知，若某监测点同时检测到两个或两个以上基本事件，则这些基本事件是并发型关系，是由同一个扰动事件源引发；若某监测点检测到两个或两个以上基本事件相继发生，则这些基本事件是发展型关系或连锁型关系，可能是由两个以上扰动事件源引发。基于此，本文采用分区段定位策略实现复杂扰动事件源定位。将记录的整个扰动数据按各基本事件发生的起止时间进行分段，每段扰动数据成为一个数据区段，简称区段。依据各基本事件发生的起止时刻对扰动记录进行区段划分后，对各区段分别进行扰动事件源定位。分区段定位能够有效解决具有两个或两个以上扰动事件源的定位问题。这些扰动事件源的位置相对于某监测点而言，有可能在该监测点的同一侧，也有可能分别位于该监测点的两侧。在一个区段内，有可能是一个扰动事件源起作用，也有可能是多个扰动事件源起作用。若各区段的定位结果相同，说明该监测点的定位结果均受同一侧扰动事件源影响；若各区段的定位结果不同，说明在不同的数据区段分别受不同侧的扰动事件源影响。

对每个区段进行扰动事件源定位时，采用叠加原理进行分析，将发生扰动时的电路看作由系统电源和扰动事件源共同作用产生。图1是F点发生扰动的监测系统示意图，其中M1、M2为监测点。该图可以用图2a和图2b的叠加进行等效，图1和图2中箭头的方向为传输功率正方向。由图2b可知，当扰动功率的流向与功率传输正方向相同时，扰动事件源位于监测点的上游方向；当扰动功率的流向与功率传输正方向相反时，扰动事件源位于监测点的下游方向。因此扰动功率的流向可作为扰动方向判别的依据。

图1 F点扰动的监测系统示意图Fig.1 Monitoring systems diagram of F point’s disturbance

图2 用叠加原理分析F点扰动的示意图Fig.2 Diagram of analyzing F point’s disturbance by superposition principle

用ua、ub、uc分别表示系统中的三相瞬时电压，用ia、ib、ic分别表示三相瞬时电流，用u和i分别表示三相电压和三相电流矩阵列矢量，则三相瞬时功率可表示为

p=uaia+ubib+ucic=uTi

(1)

当扰动发生时，扰动期间各相电压或电流可分别表示为稳态分量和扰动分量之和，即

u=up+ud

(2)

i=ip+id

(3)

式中，下标p表示稳态分量；下标d表示扰动分量。

将式(2)和式(3)代入式(1)，则扰动期间三相瞬时功率为

(4)

将扰动功率用Δp表示，则

(5)

根据式(4)、式(5)得

(6)

对Δp进行积分，可获得扰动能量，即

Δe=∫Δpdt

(7)

本文利用扰动能量Δe的极性判别扰动源相对于监测点的位置，判别方法与文献[3]的功率能量法不同。文献[3]的扰动功率是扰动期间的三相瞬时功率与扰动前的三相瞬时功率的差值，即

(8)

式(8)定义的扰动功率DP中不仅包含由扰动事件源作用产生的扰动功率，还包含混合功率。混合功率由扰动事件源和系统电源共同作用产生，其方向具有不确定性；扰动事件源产生的扰动功率是由扰动点流向系统其他位置。文献[3]将两者之和作为扰动方向判别的依据，认为发生扰动时系统各点的能量均流向扰动源，显然没有理论根据，定位准确率不高。

3 复杂扰动事件源定位的方法及步骤

对复杂扰动事件源进行定位主要包括两个部分：①根据基本事件发生的起止时间对扰动记录进行区段划分；②通过计算扰动功率和能量实现各区段扰动源定位。

3.1 基本事件检测及扰动区段划分方法

复杂电能质量扰动信号中，包含多个基本事件发生的过程，事件之间可能相继发生，也可能同时发生，可能具有连锁型关系、发展型关系或并发型关系。在处理这种不连续、复合、变迁、分段混合信号方面，原子算法具有天然的优势。原子算法源于S.G.Mallat和ZhifengZhang提出的信号在过完备原子库上分解的思想，通过建立过完备原子库和搜索算法，根据信号特征自适应地从原子库中形成最佳匹配原子。原子算法对信号的不连续性、非并发性、变迁性等能够很好地适应，而且可以得到分解信号的起止时间、幅值、频率、衰减量等解析参数[19-21]。本文采用如式(9)所示的衰减正弦量模型来表示电能质量扰动信号。

g(t)=Acos(2πft+φ)e-ρ(t-ts)[q(t-ts)-q(t-te)]

(9)

式中，f为频率；φ为相位；ρ为衰减系数；ts和te分别为衰减正弦量的起始和终止时间；A为衰减正弦量的幅值，也是使‖g(t)‖=1的系数，可由原子与待分析信号或残差信号做内积求出；q(t)为单位阶跃函数。

原子分解搜索算法采用最多的是匹配追踪(MatchingPursuit，MP)算法。为减小匹配追踪算法的计算量，在保证分析精度的同时，本文将优化算法用于时频原子分解，采用粒子群寻优对原子算法进行优化求解。采用原子分解算法对基本事件进行检测的流程如图3所示，具体步骤为：

1)采用MP算法提取基波最佳匹配原子，并计算去除基波分量后的初始残差信号能量E1。

2)初始化粒子群优化算法参数，将原子索引γ=[f,φ,ρ,ts,te]作为待寻优粒子。

3)将当前残差信号与原子的内积值作为适应度函数，采用粒子群算法进行粗寻优，得到一组基本事件的最佳匹配粒子[fbest,φbest,ρbest,tsbest,tebest]。

4)以步骤3)的最佳匹配粒子为中心，按照参数离散化准则，生成小规模原子库。应用MP算法在小规模原子库中进行细搜索。首先搜索f、φ、ρ， 得到f、φ、ρ的最佳匹配参数；再搜索ts和te， 得到ts和te的最佳匹配参数，形成一组基本事件的最佳匹配原子。

5)利用步骤3)的残差信号减去步骤4)的最佳匹配原子生成新的残差信号，并计算残差能量En。重复循环步骤2)～步骤4)。当迭代次数达到最大设定值或残差能量En小于初始残差能量E1的某一阈值ε%时，结束迭代，最终得到被检测信号中所包含的所有基本事件的最佳匹配原子。

图3 基本事件检测流程Fig.3 Flow chart of basic event detection

通过采用原子算法对扰动信号进行检测，可明确三相电压扰动记录中包含哪些基本事件。根据这些基本事件发生的起止时刻按照以下步骤实现扰动区段划分。

1)将检测出的各基本事件标注在以时间为横坐标的图中，建立基本事件时间分布图。对于衰减电压暂降扰动用单向箭头表示，仅标记扰动的开始时刻。

2)根据a相、b相、c相发生基本事件的时间分布情况，搜索每个扰动事件的起止时刻，建立各相起止时刻集合。

3)合并各相起止时刻，求取三相起止时刻的并集，将其称为临界时刻集合。扰动检测过程中会存在误差，各检测值与真实值可能并非完全一致，与同一个真实值相对应的几个检测值也可能不同。若几个起止时刻的数值之间相差小于0.005s时，认为这几个时刻为同一时刻，取几个时刻的平均值作为临界时刻。

4)根据三相临界时刻集合内各个临界值，对三相电压、电流扰动波形记录进行区段划分。

对于具有连锁型或发展型关系基本事件，划分区段后，每个区段仅包含一个基本事件；对于具有并发型关系的基本事件，各基本事件的起止时间相同，划分区段后，这些事件仍在同一数据区段内。由于仅连锁型事件存在多个扰动事件源，所以同一数据区段内存在多个并发型关系的基本事件不会影响扰动源定位结果。

3.2 各区段扰动事件源定位方法

根据式(2)和式(3)计算第i个区段由扰动事件源作用产生的电压扰动分量和电流扰动分量，分别为

udi=ui-upi

(10)

idi=ii-ipi

(11)

式中，ui和ii分别为扰动期间第i个区段的总电压和总电流；upi和ipi是该区段总电压和总电流的一部分，分别为该区段由系统电源作用产生的电压稳态分量和电流稳态分量，频率为50Hz，幅值和相位参数根据原子算法提取结果确定，起止时刻由第i个区段的起止时刻决定。与upi和ipi对应的各相电压和电流的表达式分别如式(12)和式(13)所示。

upi(t)=Umicos(100πt+φu)[q(t-tis)-q(t-tie)]

(12)

式中，tis和tie分别为第i个区段的起始和终止时刻；Umi为upi(t)的幅值。

ipi(t)=Imicos(100πt+φi)[q(t-tis)-q(t-tie)]

(13)

式中，Imi为ipi(t)的幅值。

将式(10)和式(11)代入式(5)，计算第i个区段扰动功率Δpi。 对Δpi进行积分，即可获得第i个区段扰动能量，即

Δei=∫Δpidt

(14)

本文根据Δei的极性判别扰动事件源相对于监测点的位置，当Δei为正时，扰动事件源位于监测点的上游；反之，扰动事件源位于监测点的下游。

3.3 扰动事件源定位流程

结合扰动区段划分的具体步骤和各区段扰动事件源定位方法，复杂电能质量扰动事件源定位流程如图4所示，定位步骤如下：

1) 采用原子分解算法对三相电压扰动记录进行扰动检测，提取各相电压稳态分量及各扰动分量参数。对三相电流扰动记录进行检测，提取各相电流稳态分量参数。

2) 根据三相电压扰动检测结果，求取临界时刻集合，对三相总电压、三相总电流以及对应的稳态分量进行数据区段划分。

3) 根据式(10)和式(11)计算各区段电压扰动分量和电流扰动分量。

4) 根据式(5)和式(14)计算各区段扰动功率和扰动能量。

5) 分别根据各区段扰动能量的极性对各区段的扰动事件源进行定位。

图4 复杂扰动事件定位流程Fig.4 Flow chart of complex disturbance event source location

4 仿真验证

4.1 算例1

该算例主要验证在复杂扰动事件发展过程中没有中间事件源的情况。建立图5所示的辐射型电网，VS为无限大电源，短路容量为1 000MV·A；变压器T1和T2的容量分别为6.3MV·A和1MV·A，额定电压分别为110/11kV和10.5/0.4kV；110kV侧为中性点接地系统，线路采用LGJ-240，R=0.13 Ω/km，X=0.388 Ω/km； 10kV侧为中性点不接地系统，线路采用LGJ-120，R=0.27 Ω/km，X=0.335 Ω/km， 供电半径为12.5km；380V侧为中性点接地系统，线路采用LGJ-35，R=0.85 Ω/km，X=0.417 Ω/km。

图5 典型配电系统拓扑结构Fig.5 Typical distribution system topology

仿真设置：令主线路F1点0.08s发生单相接地短路故障，0.2s发展为两相接地短路，0.3s继电保护装置动作，断路器切除故障，0.7s重合闸装置重合于永久性故障，0.77s切除永久性故障，故障线路长时电压中断。

按照3.3节所述的定位流程，对所有监测点的电压、电流仿真数据进行分析。表1给出了监测点M7、M8的三相电压扰动检测结果。表中第1列表示被检测对象，下标第1位为监测点序号，第2位为V或I，描述检测对象是电压信号还是电流信号，第3位为a、b或c，描述检测对象是哪一相。表中第2列表示检测到的信号分量编号，编号1代表稳态分量，其他代表各扰动分量。

根据监测点三相电压扰动检测结果，建立基本事件时间分布图。本文给出了监测点M7的基本事件时间分布，如图6所示。

表2给出了每个监测点扰动信号的数据区段起止时刻以及各区段扰动方向判别结果，并与文献[7]DPD方法的判别结果进行了对比。表2中“↓”表示扰动源在监测点的下游方向；“↑”表示扰动源在监测点的上游方向；“-”表示扰动区段不存在，不必判断扰动方向。

由表2可知，各监测点划分的数据区段的个数有所不同，每个监测点各区段扰动方向判别结果均相同。其中，监测点M8与监测点M7相比较，多了两个区段的电压中断扰动事件；监测点M6与监测点M7相比较，少了0.08～0.2s之间的故障相电压暂降和非故障相电压暂升区段，这与变压器T2的绕组连接方式以及故障类型有关；除监测点M8和监测点M6外，其他监测点的扰动区段个数与监测点M7相同。对于监测点M8而言，区段1和区段2的基本事件之间是发展型关系，区段2与区段3的基本事件之间、区段3与区段4的基本事件之间以及区段4与区段5的基本事件之间是连锁型关系。不同监测点相同数据区段的基本事件之间是传导型关系。表2的仿真结果中，同一个监测点不同区段的扰动方向判别结果均相同，并且符合仿真设定的情况，验证了在整个事件发展过程中，没有出现其他中间扰动事件源。采用本文方法得到的结果与采用DPD方法的结果一致，定位准确。

表1 三相电压扰动检测结果

Tab.1Three-phasevoltagedisturbancedetectionresults

检测对象信号编号A/kVf/Hzφ/radρts/ste/sM7Va18.2862505.14200128.0170506.18200.0800.20234.1291505.13000.2020.30444.1359505.13400.7000.775M7Vb18.2862503.04600127.4791506.16200.0800.30336.6518506.12300.7000.77440.7385506.27600.0810.200M7Vc18.2862500.95400128.2057506.18200.0800.20037.2638504.25500.2000.30547.1690504.25900.7000.774M8Va18.1487505.13000128.1115501.99400.3020.70038.0397506.18200.0800.20448.2146501.99000.776154.0862505.13800.2030.30064.0829505.14200.7000.772M8Vb18.1488503.03800128.1464506.17800.080130.0713500.32600.0810.203M8Vc18.1488500.94600128.1508504.09000.200138.2118506.18200.0800.20040.0947505.65600.2000.302

图6 基本事件的时间分布Fig.6 Time distribution graph of the basic events

表2 各区段扰动事件源定位结果

Tab.2Eachsectiondisturbanceeventsourcelocationresults

测点本文方法区段1区段2区段3区段4区段5DPDM1↓(0.080-0.200)↓(0.200-0.304)↓(0.701-0.774)——↓M2↑(0.080-0.200)↑(0.200-0.304)↑(0.701-0.774)——↑M3↑(0.080-0.200)↑(0.200-0.304)↑(0.701-0.774)——↑M4↑(0.080-0.200)↑(0.200-0.305)↑(0.701-0.774)——↑M5↑(0.080-0.200)↑(0.200-0.305)↑(0.701-0.775)——↑M6↑(0.200-0.305)↑(0.700-0.775)———↑M7↓(0.080-0.200)↓(0.200-0.304)↓(0.700-0.774)——↓M8↑(0.080-0.200)↑(0.200-0.302)↑(0.302-0.700)↑(0.700-0.774)↑(0.774-1)↑

4.2 算例2

该算例主要验证在事件发展过程中存在中间事件源的情况。图5中，将负荷SLD5分别设置为三种情况：①普通负荷；②容量是160kW的感应电动机负荷；③容量是480kW的感应电动机负荷。仿真设置：0.08s线路L4的F2点发生三相短路故障，0.16s继电保护动作切除故障，0.55s重合闸成功，故障线路恢复供电。

表3给出了采用本文方法得到的监测点M6各区段定位结果，并与文献[7]DPD方法的定位结果进行了对比。除监测点M6外的其他监测点，定位结果没有受到感应电动机动态响应的影响，每个测点各区段的定位结果均一致，并且与文献[7]DPD方法的定位结果也相同，这里不再详述。对于监测点M6，当负荷SLD5为普通负荷时，定位结果为扰动事件源在监测点的上游方向，与DPD方法定位结果一致；当负荷SLD5为容量是160kW的感应电动机时，区段3的定位结果为扰动事件源在监测点的上游方向，而区段1、区段2的定位结果为扰动源在监测点的下游方向，DPD方法定位结果与区段1和区段2的定位结果相同；当负荷SLD5为容量是480kW的感应电动机时，各区段定位结果均为扰动事件源在监测点的下游方向。对比三种情况下采用DPD方法进行定位的结果，当负荷类型不同时得到的定位结果不同，此时按照传统单一扰动源定位原理无法给出合理解释，只能误认为当负荷为感应电动机时定位结果错误。

表3 监测点M6扰动事件源定位结果

Tab.3Disturbanceeventsourcelocationresultsof

monitoringpointM6

SLD5类型本文方法区段1区段2区段3DPD1↑(0.080-0.161)↑(0.161-0.552)↑(0.552-1)↑2↓(0.080-0.162)↓(0.162-0.553)↑(0.553-1)↓3↓(0.080-0.162)↓(0.162-0.553)↓(0.553-1)↓

该算例是一个具有两个扰动事件源的复杂电能质量扰动事件，短路故障是整个事件发生的根本原因，是起源性事件，感应电动机负荷在故障类电压暂降影响下会出现动态响应，是中间事件源，系统各部分的扰动电压和扰动电流是在两个扰动事件源共同作用下产生的。各监测点的扰动方向判别结果取决于两个扰动事件源的强弱以及与监测点之间的电气距离。对于监测点M6而言，与感应电动机负荷距离较近，当感应电动机容量相对较小时，在数据区段1和区段2内，定位结果主要受感应电动机影响，在数据区段3内，定位结果主要受故障线路重合闸投入影响；当感应电动机容量相对较大时，三个数据区段的定位结果均受感应电动机影响较大。有感应电动机的定位结果与没有感应电动机的定位结果相比较，感应电动机作为整个事件中的第二个扰动事件源对监测点M6的定位结果有很大影响，采用本文定位方法能够给出正确且合理的解释。

5 结论

本文提出一种基于分区段定位策略的复杂电能质量扰动事件源定位方法，主要结论如下：

1) 本文所提方法适用于复杂电能质量扰动事件，扰动信号中包含多个相互关联的基本事件，并且可能涉及起源性事件之外的其他中间扰动事件源，而目前现有的扰动源定位方法仅适用于单一扰动事件。

2) 当存在其他中间扰动事件源时，系统各部分的电压和电流是由系统电源和所有扰动事件源共同作用产生，各区段定位结果给出的是影响该监测点电压和电流最严重的扰动事件源的相对位置。

3) 本文研究的主要目的是判别各个数据区段内扰动事件源相对于监测点的位置，所做工作能为定位扰动事件源在系统的哪一条支路上提供依据。

4) 本文在进行数据区段划分时，充分利用电能质量扰动检测结果，有利于在电能质量综合诊断过程中信息资源共享、减少计算量。

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Source Localization Method for Complex Power Quality Disturbance Events

Dong Haiyan1Jia Qingquan1Cui Zhiqiang1Yu Hao1Shi Leilei1，2

(1.Key Laboratory of Power Electronics for Energy Conservation and Motor Drive of Hebei Province Yanshan University Qinhuangdao 066004 China 2.Xingtai Power Supply Company State Grid Hebei Electric Power Company Xingtai 054001 China)

Complex power quality disturbance events contain multiple related basic events and disturbance event sources.Based on the analysis of the types and spatial-temporal characteristics of complex disturbance events，this paper proposes a source localization method for complex power quality disturbance events.The atomic decomposition algorithm is used to detect disturbance events.And the disturbance interval division method according to the starting and ending time of each basic event is given.Then the superposition principle is used to analyze the instantaneous power.Therefore，based on the polarity of disturbance energy，the source localization method for each disturbance section is proposed.Results show that the method can achieve source location of complex power quality events.

Power quality，complex disturbance，event source location，atomic decomposition

国家自然科学基金(51477147)、河北省自然科学基金(E2016203268)和河北省教育厅科研项目(QN2015124)资助。

2016-02-18 改稿日期 2016-07-14

TM72

董海艳 女，1978年生，博士研究生，讲师，研究方向为电能质量分析。

E-mail：dydldhy@163.com

贾清泉 男，1970年生，教授，博士生导师，研究方向为电能质量分析与治理、分布式发电和微电网运行控制与保护技术、配电网故障选线保护等。

E-mail：jiaqingquan@sina.com(通信作者)