基于行波幅值测度的配电网电缆故障监测方法_2

文档序号:9451430阅读:来源:国知局
障线路零模初始电 流行波^和健全线路零模初始电流行波i;为:
[0034]
[0035] 在电流行波经过电感的瞬间,电感对电流行波而言相当于开路,电流行波发生负 的全反射。因此,为分析方便,零模初始电流行波推进到消弧线圈时,零模初始电流行波视 为没有折射到消弧线圈,中性点等效波阻抗Zeq为无穷大,式(VI)转变为式(W):
[0036]
[0037] 当中性点不接地电网发生单相接地故障时,由式(W)可得:
[0038] ⑴健全馈线的零模初始电流行波极性均相同;
[0039] ⑵故障馈线的零模初始电流行波幅值最大,其与健全线路的零模初始电流行波幅 值之比等于(N-1);
[0040] ⑶故障馈线的零模初始电流行波与健全馈线的零模初始电流行波极性相反。
[0041] 采用小波模极大值来表示各条馈线的零模初始电流行波,零模故障初始电流行波 小波模极大值的特征不受中性点运行方式改变的影响,原理可靠明确,具体规律如下:
[0042] 对于共有N条馈线中性点非有效接地系统而言,发生线路侧单相接地故障时:
[0043] ⑴健全馈线的零模初始电流行波小波模极大值极性均相同;
[0044] ⑵故障馈线与健全馈线的零模初始电流行波小波模极大值极性相反;
[0045] ⑶与健全馈线相比,故障馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅值最大,其与 健全线路的之比等于(N-1),即故障馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅值等于其他 (N-1)条健全馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅值之和。
[0046] 对于中性点非有效接地系统发生母线侧的单相接地故障而言,各馈线的零模初始 电流行波小波模极大值的极性相同。
[0047] 根据本发明优选的,式(I)定义式由行波幅值测度定义式一和行波幅值测度定 义式二组合而成,行波幅值测度定义式一用Cjj)来表示,行波幅值测度定义式二用C2(j) 来表示;式(I)的推导过程为:
[0048] 假设单相接地故障发生在第k条馈线,该馈线的零模初始电流行波小波模极大值 的幅值用M(k)表示,与其它馈线的零模初始电流行波小波模极大值的幅值相比,M(k)最 大,且满足关系式(W):
[0049]M(k) = (N-l)M(j) (VID)
[0050] 式(VID)中,M(j)是指除第k条馈线以外的任一健全馈线零模初始电流行波小波 模极大值的幅值,即,jG[1,N]且j乒k;
[0051] 将各条馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅值累加得到Sum,即式(IX):
[0052]
(IX)
[0053] Sum与故障所在的第k条馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅值M(k)的关系 为:
[0054] 行波幅值测度定义式一Q(j)如式(XI)所示:
[0055]
[0056] 依照故障测度的概念要求,行波幅值测度定义式一Cjj)需要满足故障馈线与健 全馈线的结果能够得到较为明显地区分的要求。
[0057] 若第j条馈线发生了单相接地故障,贝丨J有M(j) = 0? 5Sum,Q(j) = 0? 5 ;若第j条 馈线没有发生单相接地故障,则有M(j)小于0. 5Sum,0 <Q(j) < 0. 5 ;
[0058] 故障与非故障馈线借助行波幅值测度定义式一Cjj)的结果,能够较好地判别出 来。
[0059] 行波幅值测度定义式二的构造如下:
[0060] 故障馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅值远远大于健全馈线的零模初始 电流行波小波模极大值的幅值,推出与零模初始电流行波小波模极大值有关的行波幅值测 度定义式二C9(j),即:
[0061]
[0062] 其中,sgn〇为符号函数,具体定义式为
[0063]
(\111)
[0064] 由符号函数的定义可知,所谓符号函数sgn[M(j)_M(l)],是用来反映某两条馈线 零模初始电流行波小波模极大值的幅值差值的大小,取值为1、〇或-1 ;
[0065] ①若M(j)_M(l) > 0,即通过比较两条馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅 值之后,得出第j条馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅值M(j)大于第k条馈线零模 初始电流行波小波模极大值的幅值1(1),则符号函数吨11[11(」)^(1)]的取值为1;
[0066] ②若⑴< 0,即通过比较两条馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅 值之后,得出第j条馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅值M(j)小于第k条馈线零模 初始电流行波小波模极大值的幅值M(1),则符号函数sgn[M(j) -M(1)]的取值为-1 ;
[0067] ③若Mji-Ma) = 0,即通过比较两条馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅 值之后,得出第j条馈线零模初始电流行波小波模极大值的幅值M(j)等于第k条馈线零模 初始电流行波小波模极大值的幅值M(1),则符号函数sgn[M(j) -M(1)]的取值为0 ;
[0068] 当第j条馈线为故障线路时,其零模初始电流行波小波模极大值的幅值M(j)最 大,故对于取值从1依次到N的第1条馈线M(l)来说(1辛j),sgn[M(j)-M(l)]的累加和 等于N-l,C2(j) = 0? 5 ;
[0069] 当第j条馈线为健全线路时,其零模初始电流行波小波模极大值的幅值M(j)不是 最大,故对于取值从1依次到N的第1条馈线M(l)来说(1辛j),sgn[M(j)-M(l)]的累加 和小于N-l,C2(j) < 0. 5 ;
[0070] 因此,行波幅值测度定义式二C2 (j)满足了故障测度一般概念的要求,使得故障馈 线与健全馈线的结果能够得到较为明显地区分。
[0071] 第j条线路的行波幅值测度C(j)的定义式由行波幅值测度定义式一Ci(j)和行 波幅值测度定义式二c2(j)组合而成,为:
[0072]C(j) =C^jO+C^j) (XIV)
[0073]
(X¥)
[0074] 通过前面两个定义式的合理构造,将反映小电流接地故障的零模初始电流行波小 波模极大值的幅值特性,用行波幅值测度式(XV)表示。式(XV)满足:理想情况下, 故障馈线的行波幅值测度c(j) = 1,健全馈线的行波幅值测度C(j) =0。
[0075] 本发明的有益效果为:
[0076] 1、本发明在详细分析单相接地故障初始行波特征的基础上,借助零模初始电流行 波的小波模极大值,定义了行波幅值测度的概念,提出了基于行波幅值测度的故障选线方 法。
[0077] 2、本发明利用故障初始行波的小电流接地故障选线原理能够减少干扰,有效地检 测出小电流接地方式中存在的不正常运行状态,并准确及时地确定故障所在线路,减少故 障所带来的不良影响,具有较高的灵敏度。
【附图说明】
[0078] 图1为本发明基于行波幅值测度的配电网电缆故障监测方法工作流程图;
[0079] 图2为本发明所述行波幅值测度C(j)推导示意图;
[0080] 图3为初始行波在母线处的折反射示意图;
[0081] 图4为实施例1所述中性点非有效接地系统的ATP仿真模型示意图;
[0082] 图5为实施例1中六条馈线零模初始电流行波波形示意图;
[0083] 图5中,横坐标是指时间,单位为ms,纵坐标是指电流,单位为A,11(]、12。、13。、14。、 I?、16。依次表示馈线的零模初始电流行波波形;
[0084]图6为实施例1中故障初相角90°时馈线1的零模初始电流行波示意图;
[0085] 图7为实施例1中馈线1的小波变换系数示意图;
[0086] 图8为实施例1中故障初相角90°时馈线2的零模初始电流行波示意图;
[0087] 图9为实施例1中馈线2的小波变换系数示意图;
[0088] 图10为实施例1中故障初相角90°时馈线3的零模初始电流行波示意图;
[0089] 图11为实施例1中馈线3的小波变换系数示意图。
[0090] 图12为实施例1中故障初相角90°时馈线4的零模初始电流行波示意图;
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