[发明专利]柔性直流配电网高阻接地故障检测方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流配电网高阻接地故障检测方法，首先，对暂态零模电流采用变分模态分解算法提取出特征模态分量，采用特征模态分量比较区分故障状态和正常状态；接着，计算特征模态分量的欧几里德距离，将欧几里德距离转化为灰度，并计算灰度的均值；最后，采用颜色关系分类器将灰度均值转化为六角锥体空间模型，根据色相、饱和度和明度值进一步判定运行状态。与已有的高阻故障诊断方法相比，本发明故障检测方法具有灵活的推理模型，且故障检测可靠性高，颜色关系分类器模型便于嵌入设备中，实现实时监测，克服故障检测过程的复杂性，同时提高了计算速度。

技术领域

本发明属于电网故障检测技术领域，具体涉及一种柔性直流配电网高阻接地故障检测方法。

背景技术

目前，直流配电网随着用户端使用能源的多样性和负荷能量的增多而快速发展起来，诸多学者和研究人员资源的投入也促进直流配电网技术趋向成熟。为了解决传统交流配电网由于大量的电力电子换流设备的需求导致投资成本升高的问题，成熟的直流配电网技术已成为人们在配电方式选择的首选，且随着电力电子技术的快速发展，换流器技术的进步，柔性直流配电网系统的供电可靠性高、电能质量高、投资成本少以及未来发展潜力大等诸多优点使其在配电方式选择中脱颖而出。

近期，柔性直流技术不断突破创新，但是仍然存在很多问题需要诸多学者的共同努力解决。配电网密布于人类活动区，防护水平不高，负荷量的不断增加，故障率也在逐年攀升。当配电网存在间歇性故障时，由于直流线路阻尼值较小，直流电没有过零点，导致故障电弧熄灭后重燃，故障较高的自愈能力导致故障难以切除。另一方面配电网高阻故障多，2～5％故障电阻属于高阻故障，但是直流电放电时间短，几乎在几微秒的时间内已完成放电，故障数据难以获取，故障数据窗短导致现有的故障保护措施不能同步获取有效的故障信息而导致线路保护失败。此外，高阻故障多且高阻故障与正常工作时的信号难以区分，增加了故障识别的难度，同时高阻故障危害大，配电网又处于人类频繁活动区域，这些都会容易造成巨大的人身安全和电网稳定性问题。但是就目前所涉及柔性直流高阻接地故障研究微乎其微，这些都值得学者们深入研究。

为了解决故障特征信号难以提取问题，本发明采用了改进的变分模态分解，这可以避免经验模态分解易出现的模态混叠和端点效应现象，与集合经验模态分解相比，解决了需要人为添加白噪声和添加次数问题；与小波变换、S变换对比，不需要额外的函数设置，减少了特征提取难度，且可以实现准确提取信号。对于故障模式识别采用颜色关系(colorrelation classifier)分类器，将所得的暂态特征信号转化为六角锥空间模型问题，通过计算色相区分小阻接地、中阻接地和高阻接地故障，饱和度和明度值增加故障判别的可靠性。针对故障数据窗短，故障信号难以获取问题，本发明采样的数据是在发生故障的2ms内完成，数据采集有效快速，颜色关系分类器不需要时间方面的限制，且可以嵌入到监测设备中，实现实时监测，适合投入实际的工程应用。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种柔性直流配电网高阻接地故障检测方法，其改进之处在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：柔性直流配电网暂态零模电流提取；

暂态零模电流i₀(t)通过下式获取：

式中，i_p(t)、i_n(t)分别是柔性直流配电网的正极、负极电流，t表示时间；

i₀(t)在正负极的流通方向相同，必须经过接地点形成回路；直流系统零模网络的结构和变压器的接线方式、中性点的接地方式以及直流系统的接地点位置相关；

步骤2：采用变分模态分解算法提取特征模态分量，具体包括以下步骤：