小電流接地系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)選線方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，包括以下步驟：故障選線邏輯啟動(dòng)；采集母線上所有支路故障暫態(tài)電流數(shù)據(jù)；計(jì)算線路及母線零序故障暫態(tài)電流；計(jì)算線路及母線的樣本熵；根據(jù)線路及母線的樣本熵進(jìn)行選線。本方法采用樣本熵度量暫態(tài)信號(hào)的樣本熵來(lái)作為選線的依據(jù)，樣本熵克服了近似由于自身匹配計(jì)入統(tǒng)計(jì)量會(huì)導(dǎo)致其計(jì)算結(jié)果不一致，具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、更好的一致性和更強(qiáng)的對(duì)丟失數(shù)據(jù)不敏感程度，因此，采用樣本熵進(jìn)行選線相比利用近似熵選線具有更高的準(zhǔn)確度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
小電流接地系統(tǒng)單相接地故障誓態(tài)選線方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法，尤其是設(shè)及一種小電流接地 系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)利用暫態(tài)信息選線的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)3kV~66kV配電網(wǎng)廣泛采用中性點(diǎn)非有效接地方式，它包括中性點(diǎn)不接地、中 性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地及中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地S種方式。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障 時(shí)，故障電流和故障電壓暫態(tài)過(guò)程中包含有豐富的故障信息，它比穩(wěn)態(tài)故障信號(hào)大十幾倍 到幾十倍，利用暫態(tài)故障信號(hào)的選線方法靈敏度高且不受消弧線圈的影響，得到廣泛的應(yīng) 用。符玲，何正友等在刊號(hào)0258-8013《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》2008年第28卷第28期第68頁(yè)至第 73頁(yè)《近似賭算法在電力系統(tǒng)故障信號(hào)分析中的應(yīng)用》公開(kāi)了一種利用小電流接地系統(tǒng)發(fā) 生單相接地故障時(shí)的暫態(tài)信號(hào)近似賭進(jìn)行選線的方法，賭指的是新信息的產(chǎn)生率，近似賭 算法由于包含了對(duì)自身數(shù)據(jù)的比較，而將與自身相比的概率也加入其中必然會(huì)引起偏差， 而運(yùn)種偏差直接導(dǎo)致它對(duì)微小的復(fù)雜性變化不靈敏。因此，近似賭算法由于矢量自身匹配 計(jì)入統(tǒng)計(jì)量會(huì)導(dǎo)致其計(jì)算結(jié)果不一致，運(yùn)種缺陷導(dǎo)致采用近似賭選線準(zhǔn)確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于:近似賭算法由于矢量自身匹配計(jì)入統(tǒng)計(jì)量必然會(huì) 引起偏差，而運(yùn)種偏差直接導(dǎo)致它對(duì)微小的復(fù)雜性變化不靈敏，運(yùn)種缺陷導(dǎo)致采用近似賭 選線準(zhǔn)確度不高。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于故障暫態(tài)信號(hào)樣本賭的選線方法，克 服了利用近似賭暫態(tài)選線方法存在的問(wèn)題，從而進(jìn)一步提高了暫態(tài)選線的準(zhǔn)確度。
[0005] 本方法采取的技術(shù)方案包括W下步驟：
[0006] 步驟1、故障選線邏輯啟動(dòng)；
[0007] 步驟2、采集母線上所有支路故障暫態(tài)電流數(shù)據(jù)；
[000引步驟3、計(jì)算線路及母線零序故障暫態(tài)電流；
[0009] 步驟5、對(duì)每條線路及母線零序故障暫態(tài)電流進(jìn)行樣本賭計(jì)算；
[0010] 步驟6、根據(jù)樣本賭進(jìn)行選線:比較每條線路及母線的樣本賭，最大者為故障線路。
[0011] -個(gè)具有多條出線的小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障線路檢測(cè)到的零 序暫態(tài)電流是所有健全線路零序暫態(tài)電流與消弧線圈電流之和。因此，故障線路檢測(cè)到的 零序暫態(tài)電流的復(fù)雜度在各種情況下都是最高的。近似賭和樣本賭都是表征信號(hào)復(fù)雜度的 量，樣本賭在W下方面比近似賭具有更明顯的優(yōu)勢(shì):a)樣本賭克服了近似賭自身數(shù)據(jù)段對(duì) 比的缺點(diǎn)，因此對(duì)于數(shù)據(jù)長(zhǎng)度具有更強(qiáng)的獨(dú)立性;b)樣本賭相對(duì)于近似賭的具有更好的一 致性，當(dāng)參數(shù)改變時(shí)對(duì)兩個(gè)序列之間的樣本大小關(guān)系不變;C)樣本賭對(duì)于丟失數(shù)據(jù)的不敏 感程度。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)效果在于:本方法采用度量暫態(tài)信號(hào)復(fù)雜度的樣本賭來(lái)作為選線的 依據(jù)，樣本賭克服了近似賭由于自身匹配計(jì)入統(tǒng)計(jì)量會(huì)導(dǎo)致其計(jì)算結(jié)果不一致，從而具有 更強(qiáng)的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、更好的一致性和更強(qiáng)的對(duì)丟失數(shù)據(jù)不敏感程度，因此，采用樣本賭進(jìn)行 選線相比采用近似賭選線具有更高的準(zhǔn)確度。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0014] 圖2為單相接地故障時(shí)線路故障時(shí)的零序網(wǎng)絡(luò)等效圖；
[0015] 圖3為單相接地故障時(shí)母線故障時(shí)的零序網(wǎng)絡(luò)等效圖；
[0016] 圖4是線路故障系統(tǒng)仿真模型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖1和實(shí)例對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步描述，本發(fā)明包含具體W下步驟：
[0018] 步驟1、故障選線邏輯啟動(dòng)：當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，小電流接地系統(tǒng)零序電壓為零，= 相相電壓平衡，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，其零序電壓大于零，故障相電壓降低，非故障相電 壓升高，因此，可WW母線零序電壓瞬時(shí)值大于零序電壓設(shè)定值W及非故障相電壓升高超 過(guò)設(shè)定值，來(lái)進(jìn)行判斷，當(dāng)條件均滿足時(shí)故障選線裝置啟動(dòng);其中零序電壓設(shè)定值為0.15倍 的母線相電壓，非故障相電壓設(shè)定值為1.1倍母線相電壓。
[0019] 步驟2、選線裝置啟動(dòng)后，采集故障前2個(gè)周波和故障后15個(gè)周波數(shù)據(jù)，提取故障前 半個(gè)周波和故障后一個(gè)半周波數(shù)據(jù)共兩個(gè)周波數(shù)據(jù)作為暫態(tài)量數(shù)據(jù)，提取故障后5~15個(gè) 周波數(shù)據(jù)作為穩(wěn)態(tài)量數(shù)據(jù)。
[0020] 步驟3、計(jì)算線路及母線故障暫態(tài)零序電流：
[0021] 線路故障暫態(tài)零序電流為線路故障暫態(tài)=相電流之和。根據(jù)基爾霍夫電流理論， 母線故障暫態(tài)零序電流等于所有與母線連接的所有支路的故障暫態(tài)零序電流之和。當(dāng)母線 未發(fā)生接地故障時(shí)，由于母線既沒(méi)有電源也沒(méi)有負(fù)荷，所有支路的零序電流之和為零，即母 線的故障暫態(tài)零序電流為零，如圖2所示。當(dāng)母線發(fā)生單相接地故障時(shí)，零序電源位于母線 上，母線的故障暫態(tài)零序電流等于所有支路的故障暫態(tài)零序電流和消弧線圈故障暫態(tài)電流 之和，如圖3所示；
[0022] 步驟4、計(jì)算每條線路及母線的故障暫態(tài)零序電流的樣本賭：
[0023] (4A)對(duì)于由N個(gè)數(shù)據(jù)組成的原始數(shù)據(jù)序列{X(N)} =U(I)，u(2)，…，U(N);
[0024] (4B)計(jì)算序列{X(N)}的標(biāo)準(zhǔn)方差Xstd，設(shè)置參數(shù)值，令參數(shù)r = 0.1 Xstd~0.25Xstd， 令參數(shù)m=l或2;
[0025] (4C)按照序號(hào)的連續(xù)順序來(lái)組成一組m維的矢量
[0026] 給定維數(shù)m，序列{X(N)}按順序組成m維矢量X(i):
[0027] X(i) = [u(i) ,u(i+l),,u(i+l+m) ], i = l ,2,... ,N-m+l (I)
[00%] (4D)定義X(i)與X(j)之間的距離d[Xm(i)，Xm(j)]為兩者對(duì)應(yīng)元素中最大差值的絕 對(duì)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聲 j (2)
[0030] (4E)對(duì)于給定的參數(shù)r (r〉0)，對(duì)于每個(gè)I ^ i ^ N-m的值，統(tǒng)計(jì)X(i)與X(j)之間距離 小于等于r的數(shù)目，此數(shù)目與距離總數(shù)N-m-1的比值，記作B/b)。
[0031]
[0032] 求其對(duì)所有i的平均值，記作鈍r(r)
[0033] (3)
[0034] (4F)再把維數(shù)m加1，變成m+1重復(fù)步驟(4B)~(4E)得8嚴(yán)1 (r)和滬"(r)，B"(r)和滬" (r)分別為m點(diǎn)和m+1點(diǎn)兩序列相似的概率。
[0035] Mr，'iff管皮方Il拴水楠化^^估-
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[0037] 步驟5、比較每條線路及母線的樣本賭，最大者為故障線路。
[0038] 下面介紹仿真實(shí)例
[0039] 如圖4為llOkV/lOkV配電線路仿真模型，變壓器IOkV側(cè)中性點(diǎn)通過(guò)開(kāi)關(guān)和消弧線 圈相聯(lián)，根據(jù)需要選擇開(kāi)關(guān)的打開(kāi)方式。當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合 時(shí)，為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。模型中參數(shù)如下：系統(tǒng)共有4條饋電線路，Li、L2為架空線 路，L3為電纜架空混合線路，L4為電纜線路，Li的長(zhǎng)度為12虹1心的長(zhǎng)度為化km，L3的電纜長(zhǎng)度 為4km;架空線14km，L4的電纜長(zhǎng)度為13km;采用補(bǔ)償度為8%的過(guò)補(bǔ)償。饋線參數(shù)如下表所 示：
[0040] 表1饋線參數(shù)表
[0041]
[0042] 仿真模型中，線路1和線路3所帶負(fù)荷為非線性負(fù)荷、線路2和線路4所帶負(fù)荷為線 性負(fù)荷，利用受脈沖控制的開(kāi)關(guān)結(jié)合脈沖源建立可弧光接地仿真模型。
[0043] 對(duì)于W上模型，在不同接地方方式、不同故障線路、不同故障合閩角、不同過(guò)渡電 阻W及不同的弧光接地情況下，對(duì)每條線路及母線設(shè)置大量的故障，計(jì)算近似賭法和樣本 賭法的選線成功率。表2是運(yùn)兩種方法的平均成功率。
[0044] 表2兩種選線方法的平均成功率 「00451
[0046]從表2的分析結(jié)果可W看出，相比較近似賭法的基于暫態(tài)信息的選線方法，本發(fā)明
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，實(shí)現(xiàn)的過(guò)程為： (1) 故障選線邏輯啟動(dòng)； (2) 采集故障暫態(tài)數(shù)據(jù)； (3) 根據(jù)故障暫態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)每條線路的暫態(tài)特征量； (4) 根據(jù)暫態(tài)特征量的比較進(jìn)行選線； 其特征是： (5) 所選擇的暫態(tài)特征量是零序暫態(tài)電流的樣本熵。2. 根據(jù)權(quán)利1所述的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)選線方法，其特征是：比較各條 線路及母線零序暫態(tài)電流的樣本熵進(jìn)行選線，選擇原則是:零序暫態(tài)電流的樣本熵最大的 線路或母線為故障線路。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK106019048SQ201610330022
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】顧民, 葛良全, 胡傳皓, 張晴, 李琳琳, 蔣開(kāi)明
【申請(qǐng)人】成都理工大學(xué)