专利名称：一种基于三相突变电流分量特征频带内小波系数相关分析的配网故障选线方法
技术领域：
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是一种利用小波系数相关分析判定特征频带内馈线三相突变电流波形相似性的配电网故障选线新方法。
背景技术：
中性点经消弧线圈接地方式的配电网发生单相接地故障时，故障暂态电流幅值远大于稳态电流，且不受消弧线圈影响。故障后的暂态分量与稳态分量相比有很大的优越性，使得基于暂态量的选线方法成为了故障选线之首选。目前，基于暂态量的选线方法，大多是基于暂态量在突变方向、幅值等特征上故障线路和健全线路所表现出的差异，借助信号处理手段提取这些特征，进而进行故障辨识。配电网故障多为单相接地故障，其选线问题一直难以解决，主要原因在于:1、故障边界复杂、随机，如故障初始相角大小、故障距离、过渡电阻大小等，不同故障条件，暂态零序信号频率成分、衰减特性、频谱能量分布具有较大差异；2、电压过零点附近发生单相接地故障时，引起的高频分量很小，使得高频暂态量选线方法灵敏度大大下降；3、电缆线路和架空线路电气特性以及各线路长度的差异较大，健全线路零序电流波形之间相似性变差；4、采用行波检测法，行波传播速度较快，而配电网线路较短，加之配电网信号干扰较多，行波首波头不易可靠捕捉。基于暂态量的选线方法大多采用零序电流作为分析对象，但对于只安装三相电流互感器而未安装零序电流互感器的配电网，由于三相电流互感器传变特性的不一致，由三相电流合成的零序电流与真实情况往往存在较大偏差，这种方式往往影响了基于零序电流的故障选线方法的可靠性，且在实际的配电系统中存在着一定的干扰信号，若直接采用三相突变电流时域相关分析进行选线，干扰信号也会对选线结果造成影响。
发明内容
本发明的目的是针对只安装有三相电流互感器而未安装零序电流互感器的配电网，提出一种基于三相突变电流分量特征频带内小波系数相关分析的配网故障选线方法，克服现有的基于零序电流故障选线方法可靠性不高和基于三相电流突变量的时域波形相关分析故障选线方法干扰信号影响选线结果的不足。本发明基于三相突变电流分量特征频带内小波系数相关分析的配网故障选线方法是:在馈出线路只安装了三相电流互感器而未安装零序电流互感器的配电网发生单相接地故障后，立即启动选线装置测得各馈线的三相突变电流；提取故障后短时窗内的三相突变电流数据并进行小波分解和单支重构，计算各馈线在各频带下的小波能量，根据能量和最大原则确定特征频带；选取特征频带内的小波重构系数进行相关分析，计算确定各馈线相间的相关系数；将各馈线相间相关系数进行加和平均，得到馈线综合相关系数；通过比较馈线综合相关系数最大、最小值之差与预设阀值的大小，进行选线判断；若馈线故障，则故障馈线的综合相关系数较小，健全馈线的综合相关系数较大；若母线发生故障，各馈线综合相关系数相近，但馈线最大综合相关系数与最小综合相关系数差的绝对值小于预先设置的综合相关系数阀值；通过比较故障馈线各相间的相关系数与预设阀值的大小，进行选相判断；从而实现配电网故障的选线和选相。实施本发明的具体步骤是:
(O当馈出线路只安装了三相电流互感器而未安装零序电流互感器的配电网发生单相接地故障后，选线装置立即启动，在测量处测取各馈线的三相突变电流
权利要求
1.一种基于三相突变电流分量特征频带内小波系数相关分析的配网故障选线方法，其特征在于:当馈出线路只安装了三相电流互感器而未安装零序电流互感器的配电网发生单相接地故障后，立即启动选线装置测取各馈线的三相突变电流；提取故障后短时窗内的三相突变电流数据并进行小波分解和单支重构，计算各馈线在各频带下的小波能量，根据能量和最大原则确定特征频带；选取特征频带内的小波重构系数进行相关分析，计算确定各馈线相间的相关系数；将各馈线相间相关系数进行加和平均，得到馈线综合相关系数；通过比较馈线综合相关系数最大、最小值之差与预设阀值的大小，进行选线判断；通过比较故障馈线各相间的相关系数与预设阀值的大小，进行选相判断。
2.根据权利要求1所述的基于三相突变电流分量特征频带内小波系数相关分析的配网故障选线方法，其特征在于具体步骤如下: (O当馈出线路只安装了三相电流互感器而未安装零序电流互感器的配电网发生单相接地故障后，选线装置立即启动，在测量处测取各馈线的三相突变电流&、和be.,其中，j = 1，2，3Λ为馈线编号，A i 、Cr为各馈线二个相的编号； (2)提取故障后5ms时窗内的三相突变电流离散信号zfc)数据，并对其进行小波分解；对各尺度下的小 波分解系数进行单支重构，利用式zfc)= ZdM ,得到信号高频分量的小波重构系数马(_ ;式中，《为信号采样点个数，m为小波变换尺度； (3)利用小波重构系数，通过式巧(《)=句(>1),计算各馈线在各频带下的小波能量和；式中，￡;,_为小波能量，η为信号采样点个数； (4)根据各频带下的小波能量，结合能量和最大原则，剔除工频所在的能量和最大频带，确定次能量和最大频带为特征频带； (5)根据式pd―)1Σ >< )J Γιη ,对特征频带内的小波重构系数进行相关 _Ξ Ο_ B分析，计算确定各馈线相间的相关系数P ； 式中，_滿为离散信号，η为离散信号的采样点个数为相关信号的记录长度；J =1、2、3...，为系统的馈线编号G且^ #7，儿仄C为馈线三个相的编号； (6)根据馈线相间的相关系数,通过下式计算确定馈线综合相关系数: Pj = (.PjAB + PjAC + PjBc) , 3 ; (7)通过仿真实验，设置馈线综合相关系数阀值&，按以下条件进行选线判断: 若|max(>p — mm(p;.)|> P记,则馈线故障，故障馈线编号力 若卜腿(巧)-1mn(Py)I < Pxt ,则母线故障； 式中，max(巧)为各馈线综合相关系数中的最大值，mm(巧)为各馈线综合相关系数中的最小值；(8)通过仿真实验，设置故障馈线各相间的相关系数阀值按以下条件进行选相判断: 若ρJxy>ρyset,则x,y为健全相，另一相为故障相； 式中，ρJxy为故障馈线各相间的相关系数J为故障馈线的编号，x,y=A,B,C且x≠yA、B、C为馈线三个相的编号。
全文摘要
本发明涉及一种基于三相突变电流分量特征频带内小波系数相关分析的配网故障选线方法，属电力系统继电保护技术领域。馈出线路只安装三相电流互感器而未安装零序电流互感器的配电网发生单相接地故障后，启动选线装置测取各馈线的三相突变电流，提取故障后5ms时窗内的三相突变电流数据进行小波分解和单支重构，利用重构系数计算各馈线在各频带下的小波能量，根据能量和最大原则确定特征频带，选取特征频带内的重构系数进行相关分析，由馈线相间的相关系数计算确定馈线综合相关系数，以综合相关系数作为判据特征量，依照判据原则实现故障选线。大量仿真结果表明，本发明效果良好。
文档编号G01R31/08GK103197202SQ20131010710
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者束洪春, 高利, 朱梦梦, 段锐敏 申请人:昆明理工大学