小电流接地系统单相接地故障暂态选线方法
【专利摘要】本发明公开了一种小电流接地系统单相接地故障暂态选线方法，包括以下步骤：故障选线逻辑启动；采集母线上所有支路故障暂态电流数据；计算线路及母线零序故障暂态电流；计算线路及母线的样本熵；根据线路及母线的样本熵进行选线。本方法采用样本熵度量暂态信号的样本熵来作为选线的依据，样本熵克服了近似由于自身匹配计入统计量会导致其计算结果不一致，具有更强的数据独立性、更好的一致性和更强的对丢失数据不敏感程度，因此，采用样本熵进行选线相比利用近似熵选线具有更高的准确度。
【专利说明】
小电流接地系统单相接地故障誓态选线方法
技术领域
[0001] 本发明设及小电流接地系统单相接地故障选线方法，尤其是设及一种小电流接地 系统发生单相接地故障时利用暂态信息选线的方法。
【背景技术】
[0002] 我国3kV~66kV配电网广泛采用中性点非有效接地方式，它包括中性点不接地、中 性点经消弧线圈接地及中性点经高电阻接地S种方式。小电流接地系统发生单相接地故障 时，故障电流和故障电压暂态过程中包含有丰富的故障信息，它比稳态故障信号大十几倍 到几十倍，利用暂态故障信号的选线方法灵敏度高且不受消弧线圈的影响，得到广泛的应 用。符玲，何正友等在刊号0258-8013《中国电机工程学报》2008年第28卷第28期第68页至第 73页《近似赌算法在电力系统故障信号分析中的应用》公开了一种利用小电流接地系统发 生单相接地故障时的暂态信号近似赌进行选线的方法，赌指的是新信息的产生率，近似赌 算法由于包含了对自身数据的比较，而将与自身相比的概率也加入其中必然会引起偏差， 而运种偏差直接导致它对微小的复杂性变化不灵敏。因此，近似赌算法由于矢量自身匹配 计入统计量会导致其计算结果不一致，运种缺陷导致采用近似赌选线准确度不高。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题在于:近似赌算法由于矢量自身匹配计入统计量必然会 引起偏差，而运种偏差直接导致它对微小的复杂性变化不灵敏，运种缺陷导致采用近似赌 选线准确度不高。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于故障暂态信号样本赌的选线方法，克 服了利用近似赌暂态选线方法存在的问题，从而进一步提高了暂态选线的准确度。
[0005] 本方法采取的技术方案包括W下步骤：
[0006] 步骤1、故障选线逻辑启动；
[0007] 步骤2、采集母线上所有支路故障暂态电流数据；
[000引步骤3、计算线路及母线零序故障暂态电流；
[0009] 步骤5、对每条线路及母线零序故障暂态电流进行样本赌计算；
[0010] 步骤6、根据样本赌进行选线:比较每条线路及母线的样本赌，最大者为故障线路。
[0011] -个具有多条出线的小电流接地系统发生单相接地故障时，故障线路检测到的零 序暂态电流是所有健全线路零序暂态电流与消弧线圈电流之和。因此，故障线路检测到的 零序暂态电流的复杂度在各种情况下都是最高的。近似赌和样本赌都是表征信号复杂度的 量，样本赌在W下方面比近似赌具有更明显的优势:a)样本赌克服了近似赌自身数据段对 比的缺点，因此对于数据长度具有更强的独立性;b)样本赌相对于近似赌的具有更好的一 致性，当参数改变时对两个序列之间的样本大小关系不变;C)样本赌对于丢失数据的不敏 感程度。
[0012] 本发明的技术效果在于:本方法采用度量暂态信号复杂度的样本赌来作为选线的 依据，样本赌克服了近似赌由于自身匹配计入统计量会导致其计算结果不一致，从而具有 更强的数据独立性、更好的一致性和更强的对丢失数据不敏感程度，因此，采用样本赌进行 选线相比采用近似赌选线具有更高的准确度。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的流程图；
[0014] 图2为单相接地故障时线路故障时的零序网络等效图；
[0015] 图3为单相接地故障时母线故障时的零序网络等效图；
[0016] 图4是线路故障系统仿真模型图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图1和实例对发明做进一步描述，本发明包含具体W下步骤：
[0018] 步骤1、故障选线逻辑启动：当系统正常运行时，小电流接地系统零序电压为零，= 相相电压平衡，当发生单相接地故障时，其零序电压大于零，故障相电压降低，非故障相电 压升高，因此，可WW母线零序电压瞬时值大于零序电压设定值W及非故障相电压升高超 过设定值，来进行判断，当条件均满足时故障选线装置启动;其中零序电压设定值为0.15倍 的母线相电压，非故障相电压设定值为1.1倍母线相电压。
[0019] 步骤2、选线装置启动后，采集故障前2个周波和故障后15个周波数据，提取故障前 半个周波和故障后一个半周波数据共两个周波数据作为暂态量数据，提取故障后5~15个 周波数据作为稳态量数据。
[0020] 步骤3、计算线路及母线故障暂态零序电流：
[0021] 线路故障暂态零序电流为线路故障暂态=相电流之和。根据基尔霍夫电流理论， 母线故障暂态零序电流等于所有与母线连接的所有支路的故障暂态零序电流之和。当母线 未发生接地故障时，由于母线既没有电源也没有负荷，所有支路的零序电流之和为零，即母 线的故障暂态零序电流为零，如图2所示。当母线发生单相接地故障时，零序电源位于母线 上，母线的故障暂态零序电流等于所有支路的故障暂态零序电流和消弧线圈故障暂态电流 之和，如图3所示；
[0022] 步骤4、计算每条线路及母线的故障暂态零序电流的样本赌：
[0023] (4A)对于由N个数据组成的原始数据序列{X(N)} =U(I)，u(2)，…，U(N);
[0024] (4B)计算序列{X(N)}的标准方差Xstd，设置参数值，令参数r = 0.1 Xstd~0.25Xstd， 令参数m=l或2;
[0025] (4C)按照序号的连续顺序来组成一组m维的矢量
[0026] 给定维数m，序列{X(N)}按顺序组成m维矢量X(i):
[0027] X(i) = [u(i) ,u(i+l),,u(i+l+m) ], i = l ,2,... ,N-m+l (I)
[00%] (4D)定义X(i)与X(j)之间的距离d[Xm(i)，Xm(j)]为两者对应元素中最大差值的绝 对值。即：
[0029] d(Xm(i)，Xm( j))=max[ |u(i+k)-u( j+k) I ] ,k = 0,1,2,... ,m-l; i , j = l~N-m+1; i声 j (2)
[0030] (4E)对于给定的参数r (r〉0)，对于每个I ^ i ^ N-m的值，统计X(i)与X(j)之间距离 小于等于r的数目，此数目与距离总数N-m-1的比值，记作B/b)。
[0031]
[0032] 求其对所有i的平均值，记作鈍r(r)
[0033] (3)
[0034] (4F)再把维数m加1，变成m+1重复步骤(4B)~(4E)得8严1 (r)和沪"(r)，B"(r)和沪" (r)分别为m点和m+1点两序列相似的概率。
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[0037] 步骤5、比较每条线路及母线的样本赌，最大者为故障线路。
[0038] 下面介绍仿真实例
[0039] 如图4为llOkV/lOkV配电线路仿真模型，变压器IOkV侧中性点通过开关和消弧线 圈相联，根据需要选择开关的打开方式。当开关打开时，为中性点不接地系统，当开关闭合 时，为中性点经消弧线圈接地系统。模型中参数如下：系统共有4条馈电线路，Li、L2为架空线 路，L3为电缆架空混合线路，L4为电缆线路，Li的长度为12虹1心的长度为化km，L3的电缆长度 为4km;架空线14km，L4的电缆长度为13km;采用补偿度为8%的过补偿。馈线参数如下表所 示：
[0040] 表1馈线参数表
[0041]
[0042] 仿真模型中，线路1和线路3所带负荷为非线性负荷、线路2和线路4所带负荷为线 性负荷，利用受脉冲控制的开关结合脉冲源建立可弧光接地仿真模型。
[0043] 对于W上模型，在不同接地方方式、不同故障线路、不同故障合闽角、不同过渡电 阻W及不同的弧光接地情况下，对每条线路及母线设置大量的故障，计算近似赌法和样本 赌法的选线成功率。表2是运两种方法的平均成功率。
[0044] 表2两种选线方法的平均成功率 「00451
[0046]从表2的分析结果可W看出，相比较近似赌法的基于暂态信息的选线方法，本发明
【主权项】
1. 小电流接地系统单相接地故障暂态选线方法，实现的过程为： (1) 故障选线逻辑启动； (2) 采集故障暂态数据； (3) 根据故障暂态数据计算系统每条线路的暂态特征量； (4) 根据暂态特征量的比较进行选线； 其特征是： (5) 所选择的暂态特征量是零序暂态电流的样本熵。2. 根据权利1所述的小电流接地系统单相接地故障暂态选线方法，其特征是：比较各条 线路及母线零序暂态电流的样本熵进行选线，选择原则是:零序暂态电流的样本熵最大的 线路或母线为故障线路。
【文档编号】G01R31/02GK106019048SQ201610330022
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】顾民, 葛良全, 胡传皓, 张晴, 李琳琳, 蒋开明
【申请人】成都理工大学