[发明专利]谐振接地系统单相接地故障分类选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及配电网继电保护领域，尤其是一种谐振接地系统单相接地故障分类选线方法。

背景技术

配电网中性点采用消弧线圈接地的系统称为谐振接地系统。谐振接地系统发生单相接地故障时，由于消弧线圈的补偿作用，故障电流微弱且系统线电压保持对称，不影响对负荷的持续供电，仍能继续运行1～2h。但近几年，随着系统容量的增长，馈线数目的增加，以及电缆线路在配电网中的广泛应用，系统电容电流大大增加，长时间的带故障运行可能会使故障扩大为两相短路，弧光接地还会引发全系统的过电压，损坏电力设备。因此，当谐振接地系统发生单相接地故障时，及时准确地确定故障线路并排除故障具有重要的意义。

现有谐振接地选线算法选线判据单一，谐振接地系统不同类型单相接地故障的暂态过程差异性较大，难有普适的暂态选线方法。论文《王清亮，付周兴．基于能谱熵测度的自适应单相接地故障选线方法[J]．电力系统自动化，2012,36(5):103-107.》采用故障暂态零序电流信号的能量求取能谱熵，并结合能谱熵测度及饱和熵等实现故障分类和自适应选线。但故障分类的依据，用于故障类型分类的有效特征量的定义，故障类型的智能分类方法及各类型故障对应的选线判据等都有待进一步研究。

谐振接地系统发生单相接地故障后，由于故障电流微弱、电弧不稳定且受故障发生时刻和过渡电阻等随机因素的影响，一直缺乏可靠的接地故障选线方法。由于故障情况复杂，以及受线路结构参数、互感器非线性特性、电磁干扰等因素影响，故障暂态零序电流的频谱特性、能量分布和衰减特性有着很大的差异，单一固定的暂态选线方法往往存在选线死区，难以实现各种故障情况下的正确选线。目前，人们对谐振地系统故障选线已经做了深入的研究，开发出了大量的选线算法，但这些算法的实际运行效果并不理想，很多变电站至今仍采用人工拉线法来确定故障线路。

本发明在分析典型接地故障的基础上，结合HHT定义3个表征故障类型的故障特征量，利用SVM实现故障分类，对不同类型故障分别设计有针对性的单相接地选线判据，提高了选线的准确性和裕度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种谐振接地系统单相接地故障分类选线方法，充分利用暂态零序电流中丰富的故障信息，提高谐振接地系统故障选线的准确性。

本发明采用以下方案实现：一种谐振接地系统单相接地故障分类选线方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：根据配电网的网架结构和线路参数，计算系统的选定频带；

S02：监测母线零序电压波形，判断是否满足故障选线启动条件；若满足条件则进入下一步，若不满足条件则继续监测母线零序电压波形；

S03：读取故障后线路暂态零序电流一个工频周波的波形；

S04：对半个工频周波的故障零序电流进行EEMD分解，求出各条线路暂态零序电流的Hilbert时频谱和Hilbert边际谱；

S05：计算频谱能量比例因子P、暂态因子T和Hilbert时频熵S，并采用支持向量机对故障进行分类；故障类型包括强接地故障、小角度接地故障和弱接地故障；

S06：针对不同的故障类型采用相对应的选线判据进行选线；其中，

当系统发生强接地故障时，采用极性比较判据进行选线；

当系统发生小角度接地故障时，采用幅值比较判据进行选线；

当系统发生弱接地故障时，采用能量比较判据进行选线。

在本发明一实施例中，所述根据配电网的网架结构和线路参数，计算系统的选定频带具体方法为：谐振接地系统中最长健全线路首次发生并联谐振的频率记为f_L，所有健全线路中首次发生串联谐振的最小频率记为f_H，则系统的选定频带为[f_L,f_H]。

在本发明一实施例中，所述步骤S02的具体步骤为：

S021：当母线零序电压瞬时值超过0.15倍的母线额定电压幅值时，即满足故障选线启动条件，并将此时刻定为初步故障时刻；

S022：启动故障录波装置读取初步故障时刻前1/4个工频周波母线零序电压的波形；

S023：对读取的1/4个工频周波零序电压波形进行EEMD分解，得到各阶IMF分量；

S024：对第一阶IMF分量做Hilbert变换，求取第一阶IMF的瞬时频率矩阵f和瞬时幅值矩阵A；