[发明专利]一种强噪声背景下的配电网单相接地高阻故障识别方法

说明书

本发明公开了一种强噪声背景下的配电网单相接地高阻故障识别方法，采用随机共振双稳态系统结合变模态分解、峭度与偏度的计算、启动判据、识别判据，实现在强噪声下弱故障信号的准确检测，区分配电网中高阻故障，电容器投切，负荷投切三种工况，对于高阻故障工况，在准确检测HIF的基础上，发出信号使继电保护装置动作跳闸；对于电容器投切，负荷投切工况，继电保护装置不动作跳闸。

技术领域

本发明属于电力系统配电网继电保护技术领域，具体涉及一种强噪声背景下的配电网单相接地高阻故障识别方法。

背景技术

强噪声背景下(SNR＝5dB以下)的配电网高阻故障(High Impedance Fault，HIF)识别，现有方法大多会误判，原因在于，发生HIF后，电流非常微弱，当外界噪声太强时，噪声能量大于故障电流能量，此时，对特征提取方法提出了极为严苛的条件；进一步，现有特征提取方法大多从滤除(抑制)噪声的角度入手，试图通过设定硬阈值或软阈值的方式滤出噪声，但这一思路在实际应用中，滤波效果较差，原因在于，当噪声强度过大时，噪声完全淹没了故障信号，此时不管是硬阈值还是软阈值，都无法精确分离强噪声与故障信号；更进一步，若滤除噪声阈值设置不合理，则有用故障信息亦会被滤掉，正所谓“杀敌三千，自损八百”，由此，后续准确的HIF识别也无从谈起。

针对这一问题，基于HIF电流所具有的渐进增大特性(也称“喇叭”特性)，在本发明中，转变研究思路，提出了一种强噪声背景下的配电网单相接地高阻故障识别方法，目的在于解决强噪声下高阻故障微弱信号检测问题。随机共振(Stochastic resonance,SR)方法是将噪声“化敌为友”，借助噪声的作用，SR系统实现了对含噪故障信号的增强输出，检测出了极强噪声背景下的高阻故障信号，具有较好应用前景。另一方面，针对强噪声背景下，现有高阻故障启动判据灵敏度不够，不能敏锐感知系统的微小扰动，而识别判据准确性不高这类问题，通过变模态分解(Varitional mode decomposition，VMD)提取高频、低频本征模态(Intrinsic mode function，IMF)分量，分别构建基于峭度、偏度的启动与识别判据；分析表明，采用峭度构建的启动判据，灵敏度高；采用偏度构建的识别判据，计算简便、准确性高、且同样灵敏度好，可敏锐测度电流在概率密度分布空间的偏斜度，可准确实现对HIF、电容器投切(Capacitor Switching，CS)、负荷投切(Load Switching，LS)工况的准确区分。

发明内容

本发明的目的是提供一种强噪声背景下的配电网单相接地高阻故障识别方法，能够实现在强噪声下弱故障信号的准确检测。

本发明所采用的技术方案是，一种强噪声背景下的配电网单相接地高阻故障识别方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、采用随机共振双稳态系统检测强噪声背景下的暂态零序电流，获得输出后的电流；

步骤2、采用变模态分解方法分解输出后的电流，分别得到高频本征模态分量、低频本征模态分量；

步骤3、对高频本征模态分量计算峭度数值，对低频本征模态分量计算偏度数值；

步骤4、当峭度数值大于3.0时，启动继电保护装置，执行步骤5，否则返回步骤1；

步骤5、当偏度数值不大于0时，判定发生高阻故障，否则，判定为电容器投切或负荷投切。

本发明的特点还在于：

步骤1具体过程为：在粒子群算法优化随机共振双稳态系统参数a，b的基础上，对含噪暂态零序电流进行随机共振双稳态系统检测，得到检测输出后的电流i_0c(t)。

随机共振双稳态系统表达式为：

i_0c(t)＝-dU(x)/dx+i₀(t)+Γ(t)