专利名称：一种利用可拓理论的配电网缆-线混合线路故障选线融合方法
技术领域：
本发明涉及一种利用可拓理论的配电网缆-线混合线路故障选线融合方 法，属电力系统继电保护技术领域。
技术背景随着城市电网的迅速发展，铺设电缆不仅能够提高线路的输送容量， 降低变电站的出线规模，而且还能减轻对线路通道方面的压力，提高通道 利用率，简化网络接线，因而现有架空线路逐步入地，电网中电缆线路的 比例上升，缆一线混合线路越来越多[1'2]。由于电缆的对地电容比较大，且 电缆参数依频特性严重，故障发生后电缆线路暂态过程明显，在存在电缆、 缆一线混合线路的谐振接地系统发生单相接地故障时，利用系统故障暂态 量特征明显的特点，采用基于暂态量的故障选线方法有利于故障特征的提 取。经过长期研究，提出了很多针对纯架空线路的暂态选线方法[39]，但每 种方法都有其局限性。谐振接地系统单相接地选线问题之所以难以解决，其主要原因在于 (l)单相接地点电弧不稳定。(2)故障稳态电流小。(3)影响的因素很多，如a)故障边界和故障角。b)线路长短及结构，。c)补偿电网脱谐度。d)电流 互感器的传变特性。e)零序瞬时功率倒相问题。(4)各种方法都有局限性， 普遍适用的方法很难找到，需要解决好多种选线判据有效融合的问题。目 前提出的单相接地故障选线融合方法多为基于证据理论[11]或模糊理论[12]。 基于上述两种理论的融合方法在如分配函数的转折点、隶属函数的确定等 问题的处理中，主要是通过主观经验值确定，较难适于不确定的故障实际， 且这些融合选线方法没有解决谐振接地系统故障合闸角很小情况下选线困 难的问题。相电压过零附近发生接地故障时高频暂态分量很小，但此时故障却引 起了较大的感性衰减直流分量，文献[13]提出了一种利用衰减直流分量的 故障选线方法。当故障发生在相电压峰值附近时，系统出现明显的暂态电容电流，小波理论为分析暂态分量提供了一个非常好的工具，文献[14，15]充分利用了 db小波包针对故障后各条线路暂态电容电流频率分布的不同情况，自适应地选择故障暂态特征最明显的频段进行分析和比较，提高 了选线的可靠性。 参考文献[I] 于玉泽，覃剑，李功新，等.电缆-架空线混合线路故障测距方法综述[J].电网技术，2006， 30 (17): 64-69. [2]吴承思，邰能灵，郁惟镛，等.超高压电缆-架空线混合线路故障测距寻法[J].电力系统自动化，2005， 29 (10): 26-30. 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图1为辐射状谐振接地系统模型；图2为可拓关联函数；图3为故障选线算法流程图。
具体实施方式
谐振接地系统发生单相接地故障时，利用可拓理论客观地将针对小故障 角的衰减直流分量特征和适于大故障角选线的小波包分解综合相关系数有 效地融合，通过现有技术中的各种在线检测装置，可以实现完善的故障选 线，具体实现流程如图3所示，即本发明的具体实现步骤如下1. 当母线零序电压瞬时值仏")大于《Un,通过现有技术中的故障选线 装置，记录下故障前2个周波和故障后10个周波的各馈线零序电流和母线 零序电压，其中A—般取值为O. 15， Un表示母线额定电压；2. 按式(1)计算各馈出线故障衰减直流分量<formula>formula see original document page 11</formula>(i)若i^.〉 /吣+ i^成立，则线路i为故障线路，其中/^.〉i^》 分别表示衰减直流分量最大的3条线路对应的衰减直流分量；若 i"^u不成立，则为母线故障；3.利用db10小波包将各馈出线故障零序电流进行4层分解，并选取特 征频段，求取特征频段的小波包分解综合相关系数，即依次在两个特征频 带上对故障后各条线路零序电流暂态分量的小波包分解系数进行两两相关 分析，其归一化的相关函数为州<formula>formula see original document page 11</formula>(2)式中<(/),《(力分别为线路A 7的故障零序电流的小波包分解在特征频 段(g力)下的第J个系数，P为综合相关系数且k卜l， P越大，两个波 形越相似；当P=l，说明^")和jK")完全相似；由此可得若P皿-Pmin 〉Pm^0.5成立，则Pw对应的线路为故障线路，否则为母线故障；4.确定谐振接地系统单相接地故障的物元三要素以描述客观事物的 变化过程，即事物、特征及相应的量值构成三元组物元，作为描述事物的 基本元素，并将事物名称/、特征C、量值K作为物元的三要素，根据如图 1所示的系统模型，以确定谐振接地系统单相接地故障的事物名称1)事 物名称，即可能发生故障的线路集合为L， /5， " A W，其中力，A…，A分别表示线路1到线路6故障；2)各线路特征集合C={G， G}， 特征G为各线路的衰减直流分量&，特征G为小波包分解综合相关系数P ; 3)关于特征的量域当故障角较小时，即/吣〉/z^不成立，为母线故障，则关于衰减直流分量这一特征的量域l为1= </吣+0. 5/z^， /吣+0.5/,">;若/吣> i"汰u成立，则线路I为故障线路，此时的衰减直流分量这一特征的量域l为<- 0. 5Ao， 0. 5/^ > ;当故障角较大时，即p,- p^〉p^不成立，为母线故障，则关于综合相关系数这一牛寺征的量域K力为&尸< P隨+0. 5| P in|, / 瞧+ i / min| > ;若P唯—Pmin〉p^成立，则p^对应的线路为故障线路，此时关于综合相关系数这一特征的量域Kw为&尸< -1， Ain+0. ll > ;5.建立描述单相接地故障的物元模型若谐振接地系统第i条线路发生 单相接地故障，则相应的故障物元模型为《C2 ^:=1,2,L ,6式中k尸< a!,， >为线路j'故障关于特征g容许的量域i=l, 2，…，6; 力1，2。可见关于每个特征的量域按照特征的取值分为了两部分，即关于特 征G的量域为l和Kw关于特征G的量域为&;和l;根据各故障线路 的量域及故障特征，确定节域^尸〈c力，&>为八7尸<7^+7^， 7^+"尸< -l，P in+0. 2| P鹏l > ;6.建立待定故障线路状态T的现状物元模型尺=C2 v,2(4)式中 为谐振接地系统发生单相接地故障时，线路i对应各特征的实际状 态，即实际取值；7.根据式(5)计算故障关联函数值::1,2,L ,6;y = l,2(2)超低温性能测试抽取不同规格的样品各2只，在2(TC士5。C用0.1C的电流充电 llh，放置在不同低温环境，放置不同时间，用0.2C放电，放电时间 如下(见表2)表2超低温性能测试放电时间 单位min环境温度 rc)放置时间 (h)1-1#1-2#2-1#2-2#平均.048240245244250245.4-456239241245243243-4516180186188184184.6(3)超高温性能测试抽取不同规格的样品各2只，在2(TC士5-C用0.1C的电流充电 llh，放置在不同环境温度条件，放置不同时间，再以0.2C放电，放 电时间如下(见表3)表3超高温性能测试放电时间 单位min环境温度 rc)放置时间 (h)1-2#2陽1#2-2#平均604819719519519819670624223924524324280522122622822522权利要求
1、一种利用可拓理论的配电网缆-线混合线路故障选线融合方法，其特征在于运用可拓理论将各馈出线故障零序电流的感性衰减直流分量特征与暂态分量小波包分解综合相关系数进行融合，具体步骤是(1).确定谐振接地系统单相接地故障的物元三要素以描述客观事物的变化过程，即事物、特征及相应的量值构成三元组物元，作为描述事物的基本元素，并将事物名称I、特征C、量值V作为物元的三要素，根据系统模型，以确定谐振接地系统单相接地故障的事物名称1)事物名称，即可能发生故障的线路集合为I＝{I1，I2，I3，I4，I5，I6}，其中I1，I2，…，I6分别表示线路1到线路6故障；2)各线路特征集合C＝{C1，C2}，特征C1为各线路的衰减直流分量IDC，特征C2为小波包分解综合相关系数ρ；3)关于特征的量域当故障角较小时，即IDC，i＞IDC，j+IDC，k不成立，为母线故障，则关于衰减直流分量这一特征的量域Vi11为Vi11＝＜IDC，i+0.5IDC，k，IDC，i+0.5IDC，j＞；若IDC，i＞IDC，j+IDC，k成立，则线路I为故障线路，此时的衰减直流分量这一特征的量域Vi12为Vi12＝＜IDC，i-0.5IDC，j，IDC，i+0.5IDC，j＞；当故障角较大时，即ρmax-ρmin＞ρset不成立，为母线故障，则关于综合相关系数这一特征的量域Vi21为Vi21＝<ρmax+0.5|ρmin|，ρmax+|ρmin|>；若ρmax-ρmin＞ρset成立，则ρmin对应的线路为故障线路，此时关于综合相关系数这一特征的量域Vi22为Vi22＝<-1，ρmin+0.1|ρmax|>；(2).建立描述单相接地故障的物元模型若谐振接地系统第i条线路发生单相接地故障，则相应的故障物元模型为
全文摘要
本发明涉及一种利用可拓理论的配电网缆-线混合线路故障选线融合方法，属电力系统继电保护技术领域。城市配网缆-线混合线路应用增多，单位长度电缆较架空线路对地电容大，电缆参数依频特性严重，缆-线混合线路单相接地电压电流故障暂态分量更为显著。运用可拓理论将各馈出线故障零序电流的感性衰减直流分量特征与暂态分量小波包分解综合相关系数进行融合。以可能的故障线路集合、故障特征集合和特征规定的量域作为可拓融合的物元三要素，以衰减直流分量和小波包分解综合相关系数作为特征集合。根据故障合闸角的大小客观地确定权函数，利用可拓关联函数计算各条线路故障的置信度，根据置信度判断故障出线。大量仿真结果表明该方法选线准确可靠。
文档编号H02H7/26GK101227086SQ20081005805
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月22日 优先权日2008年1月22日
发明者刘可真, 刘志坚, 岚 唐, 孙士云, 彭仕欣, 斌 李, 束洪春, 俊 董, 邱革非 申请人:昆明理工大学