[发明专利]基于行波全波形的高阻接地故障检测方法

说明书

本发明公开了一种基于行波全波形的高阻接地故障检测方法，其步骤包括：步骤S1：检测故障行波信号，对三相电压行波信号进行凯伦贝尔相模变换，得到线模电压和零模电压；步骤S2：对步骤S1得到的线模分量利用连续小波变换，绘制出故障行波的时‑频波形，即行波全波形；步骤S3：计算一个时间窗内的行波全波形能量E₁；当行波全波形能量E₁大于预设的启动阈值ε时，进入步骤S4；步骤S4：基于行波全波形变化规律构造高阻故障检测判据，判断配电网是否发生高阻接地故障。本发明具有原理简单、易实现、能够大幅提高检测精度等优点，可以灵敏检测高达5kΩ的配电网高阻接地故障。

技术领域

本发明主要涉及到配电网故障检测技术领域，特指一种基于行波全波形的高阻接地故障检测方法。

背景技术

配电网大多采用中性点非有效接地方式，配电网故障多为单相接地(SLG)故障，没有故障电流回路，SLG故障电流幅值较小。当配电线路掉落接触到如碎石、沥青、树木、沙砾等高阻性表面时，此时发生的故障被称为高阻接地故障(High Impedance GroudingFault,HIGF)，是单相接地故障中一类常见的故障。高阻接地故障若不能及时切除，事故进一步扩大，危机人身安全，而且故障发生时伴随的电弧会引起火灾，烧毁设备。

目前已有大量研究关注高阻接地故障问题，对于中性点非有效接地系统，根据采用故障特征量的不同，现有的高阻接地故障检测方法分为稳态分量法、暂态分量法、行波法和人工智能法。由于中性点非有效系统稳态分量微弱，容易被噪声和系统不平衡的分量淹没，准确提取稳态分量的难度较大，容易造成误判。发生高阻接地故障时，暂态信号幅值远远大于稳态信号，基于暂态分量的高阻接地故障检测方法，主要通过一系列算法提取故障信号的谐波分量来实现高阻接地故障检测，对1kΩ以上的过渡电阻检测的正确率不高。基于故障瞬时突变的行波法，大多关注故障初始波头的特征，对后续波头的关注程度不够，且现有技术对于初始波头的准确识别存在一定困难。人工智能法对现场试验数据的选取要求较严格，而实际应用中高阻接地故障数据采集困难，该方法适用性有限。

综上所述，现有方法对于配电网的高阻接地故障检测存在一定的缺陷。现有的高阻接地故障检测方法大多针对过渡电阻为1kΩ以下的高阻接地故障，且没有分开构造故障启动判据和故障检测判据，容易造成误判。因此研究有效可行的方法实现过渡电阻为1kΩ以上的高阻接地故障检测十分必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现、能够大幅提高检测精度的基于行波全波形的高阻接地故障检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于行波全波形的高阻接地故障检测方法，其步骤包括：

步骤S1：检测故障行波信号，采用凯伦贝尔相模变换对三相电压行波信号进行变换，得到线模电压和零模电压；

步骤S2：对步骤S1得到的线模分量利用连续小波变换，绘制出故障行波的时-频波形，即行波全波形；

步骤S3：计算一个时间窗内的行波全波形能量E₁；当行波全波形能量E₁大于预设的启动阈值ε时，进入步骤S4；

步骤S4：基于行波全波形变化规律构造高阻故障检测判据，判断配电网是否发生高阻接地故障。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤S1中，通过相模变换得到相互独立的模分量；当配电网线路上发生故障时，检测到电压行波信号，记为u_a，u_b，u_c，采用凯伦贝尔公式进行相模变换，得到线模电压和零模电压，公式如下：

式中，u₀表示零模电压行波分量，u_α和u_β表示线模电压行波分量。