[发明专利]一种利用零序电流全量Hough变换的配电网故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用零序电流全量Hough变换的配电网故障选线方法，属于电力系统继电保护技术领域。

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。

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。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，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。

发明内容

本发明的目的是克服现有的行波法故障选线的不足之处，提出了一种利用零序电流全量Hough变换的配电网故障选线方法，本方法能够有效提高选线方法的抗噪声干扰能力；可识别小故障角、高阻接地故障情况下的故障馈线；故障初瞬数据丢失也不会影响选线方法的有效性，从而克服了行波选线方法中行波的波头易逝性的缺点，同时，本方法鲁棒性好，不受电弧性故障、非线性负荷影响等优点，大大降低了对硬件采样速率的要求，有较强的实用性。

本发明采用的技术方案是：当配电网发生单相接地故障后，启动元件立即启动，根据保护安装处测得的三相电流可得故障零序电流，提取1.5ms短时窗各馈线零序电流数据，进行Hough变换，构造出零序电流全量起始阶段整体变化趋势的 “整体”突变方向夹角，比较各馈线零序电流全量起始阶段突变方向与“整体”突变方向的关系，根据故障馈线零序电流全量起始阶段突变方向与“整体”突变方向相反，健全馈线零序电流全量与“整体”突变方向相同，实现配电网故障选线。

配电网故障选线方法具体按照下面步骤进行：

(1) 配电网发生故障后，启动元件立即启动，根据保护安装处测得的三相电流可得故障零序电流                                                ：

                      (1)

式中：、、分别为故障线路A、B、C三相电流；k =1、2、3…N，N为采样序列长度；

 (2) 提取配电网故障后1.5ms短时窗各馈线零序电流数据生成JPG格式二维图形，经Hough变换所提取直线与平面x轴的夹角θ可表征零序电流全量起始阶段突变方向特征；

(3) 通过符号函数sgn来表征夹角θ的性质，现定义

                                     (2)

为所有馈线零序电流全量起始阶段的“整体”突变方向，其中的取值为1和-1，1代表整体突变方向为正，-1代表整体突变方向为负。式中，为馈线数；

(4) 确定第j条馈线零序电流全量起始阶段突变方向和所有馈线“整体”突变方向为

   ；                      (3)

式中取值为1和-1；根据配电网系统发生单相接地故障时选线判据进行判定。

配电网系统发生单相接地故障时选线判据为，

若为-1时，表征第j条馈线零序电流全量起始阶段突变方向和所有馈线“整体”突变方向相反，即第j条馈线判定为故障馈线；

若为1时，表征第j条馈线零序电流全量起始阶段突变方向和所有馈线“整体”突变方向相同，即第j条馈线判定为健全馈线。当所有馈线识别为健全馈线时，判定为母线故障。

本发明的有益效果：

1、本方法能够有效提高选线方法的抗噪声干扰能力。

2、该方法可识别小故障角、高阻接地故障情况下的故障馈线；故障初瞬数据丢失也不会影响选线方法的有效性，从而克服了行波选线方法中行波波头易逝性的缺点。

3、本方法鲁棒性好，不受电弧性故障、非线性负荷影响等优点，大大降低了对硬件采样速率的要求，有较强的实用性。

附图说明