[发明专利]一种基于实时小波变换的配网短路故障快速检测方法

说明书

本发明公开了一种基于实时小波变换的配网短路故障快速检测方法，包括以下步骤：步骤1，对三相电流信号进行固定采样频率的采样得到三相电流的采样信号，然后对三相电流的采样信号进行多尺度小波变换得到第三尺度下的三相小波系数，所述第三尺度下的三相小波系数的绝对值之和即为短路故障的特征量；步骤2，设短路故障的阈值为T，若任一时间下的短路故障的特征量超过T，则配网发生了短路故障。本发明实现了配网线路短路故障的快速识别。

技术领域

本发明属于智能配电网系统继电保护技术领域，涉及一种基于实时小波变换的配网短路故障快速检测方法，主要应用在中压故障电流限制器(FCL，Fault CurrentLimiter)中，用于快速识别中压配网短路故障及时限制短路电流。

背景技术

电力系统中的故障大多是由短路引起的，可能发生的短路一般分为：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。电力系统运行经验表明，在各种类型的短路中，三相短路发生的概率最小但对电力系统的影响最严重。当配网线路发生短路时，高压断路器迅速断开以保护电力系统安全，目前配网高压断路器的开断电流一般为20KA、25kA、31.5kA等。但随着电网的迅速发展，城市和工业中心负荷容量的不断增加，造成短路电流水平急剧上升，甚至超过了线路所安装的断路器开断短路电流的能力，严重危害了电网的运行安全。一种解决办法是更换容量更大的断路器，但这种方式投资较大且具有局限性；另一种解决办法是采用故障电流限制器(以下简称限流器)，在不改变现有电网结构和更换设备的情况下，将系统短路电流限制在允许范围内。

目前限流器采样的故障检测方法主要是依据电流或电压信号的有效值、瞬时值、斜率等特征进行判断。但信号本身是含有噪声干扰的复杂暂态信号，同时系统在运行过程中会受到大功率负荷投入产生的冲击、空载变压器投入产生的涌流等因素的影响，现有算法在干扰较大的情况下难以准确的判断故障，此外，系统对故障检测算法的实时性也有一定的要求。例如，若采用快速傅里叶变换计算信号有效值来检测短路故障，即使采用半波傅里叶，检测时间也至少在10ms以上，算法的滞后性会影响装置限制短路电流的及时性，可能会导致断路器无法断开超过自身开断能力的短路电流，严重威胁电力系统运行安全。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于实时小波变换的配网短路故障快速检测方法，该方法采用db4小波对系统采样电流进行多尺度分解，以第三尺度小波系数之和与电流瞬时值阈值作为短路故障综合判据，以实现配网线路短路故障的快速识别。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于实时小波变换的配网短路故障快速检测方法，包括以下步骤：

步骤1：对三相电流信号进行固定采样频率的采样得到三相电流的采样信号，然后对三相电流的采样信号进行多尺度小波变换得到第三尺度下的三相小波系数，第三尺度下的三相小波系数的绝对值之和即为短路故障的特征量；

步骤2：设短路故障的阈值为T，若任一时间下的短路故障的特征量超过T，则配网发生了短路故障。

本发明进一步的改进在于：

步骤1中，短路故障的特征量采用以下方法得到：

步骤1-1：以对三相电流信号进行固定采样频率采样得到的第一采样信号为初始采样信号；

步骤1-2：设循环因子i＝0；

步骤1-3：提取三相电流中的任一相电流作为当前相电流，提取当前相电流从X_1+2i开始的连续50个采样值X_1+2i、X_2+2i、……X_50+2i；

步骤1-4：通过式(1)得到第一尺度下的平滑系数：