[发明专利]非有效接地系统故障类型自适应接地选线方法

摘要

本发明为一种利用小波包分频特性的非有效接地系统暂态特征自适应接地选线算法。其步骤为：(1)监测母线零序电压波形，当母线零序电压瞬时值超过整定值时，启动故障选线装置并录波，获取各线路的暂态零序电流。(2)根据配电网的网架结构和线路参数，计算系统的选定频带。(3)运用小波包对线路零序电流进行分解、重构，选出零序电流包络线面积最大的三条线路为故障备选线路。(4)计算比例因子r及暂态因子h，判断接地故障发生类型。(5)根据接地故障类型计算幅值比较判据一和极性比较判据二，在两判据结果不一致时引入第三判据，选出接地线路。本发明选线准确，可提高配电网接地选线的可靠性。

主权项

一种非有效接地系统故障类型自适应接地选线方法，其方法如下，其特征在于：(1)监测母线零序电压波形，当母线零序电压瞬时值超过0.15Un时，其中Un为母线额定电压，启动故障选线装置并记录故障发生后母线零序电压及各条出线暂态零序电流一个周波的波形，采样频率设为10kHz；(2)确定选定频带的范围：在非有效接地系统中，阻抗角由负变为正的过程表示发生串联谐振，由正变到负的过程表示发生并联谐振，中性点不接地系统中，所有健全线路中首次发生串联谐振的频率最小值记为fm，则中性点不接地系统的选定频带为[0，fm]，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fBM，所有健全线路中首次发生串联谐振的最小频率记为fM，则谐振接地系统的选定频带为[fBM，fM]，非有效接地系统在选定频带范围内：线路发生单相接地故障时，故障线路和健全线路暂态零序电流极性相反，故障线路零序电流由线路流向母线，健全线路零序电流由母线流向线路，故障线路零序电流幅值等于所有健全线路幅值之和；当母线发生单相接地故障时，所有线路零序电流都由母线流向线路，极性相同；(3)利用小波包对线路零序电流进行分解重构对线路零序电流进行分解重构，选出零序电流包络线面积最大的三条以上的线路为故障备选线路；(4)确定故障类型：低频分量与高频分量的比例因子r反映线路暂态零序电流的主要成分，若有某条线路r<1，即在相电压过峰值附近发生小电阻接地故障，此时不论其余线路的r是否小于1，均认为系统零序电流的主要成分是高频分量，当所有线路均有r≥1时，认为系统零序电流的主要成分为低频分量，暂态因子h反映过渡电阻大小，借鉴电压骤降的定义，当h<0.9时，表示经大电阻接地故障，当h≥0.9时，表示相电压过零点附近的小电阻接地故障；(5)根据接地故障类型计算幅值比较判据一和极性比较判据二，在两判据结果不一致时引入第三判据，选出故障线路，在非有效接地系统中，线路的特征频带定为本线路能量最大的频带，系统的特征频带定为系统中所包含的各线路的特征频带中能 量最大的线路的特征频带为系统的特征频带；(5.1)中性点不接地系统故障选线判据中只采用低频分量与高频分量的比例因子r对故障类型进行分类，其故障判据如下：第一判据为幅值比较，等效于能量比较，逐条计算出三条备选线路各自的能量，再检测其中能量最大线路的能量是否大于其余两条线路能量之和，若大于，则该判据选择能量最大线路为故障线路，否则判断为母线故障；第二判据为极性比较，选取第一判据中能量最大线路为参考线路，将参考线路与其余两条线路在特征频带内的小波重构信号进行极性比较，极性比较公式如下： p ki = Σ m = 1 n I 0 km I 0 im 式中，I0km为第k条备选线路特征频带重构信号在第m个采样点的特征分量；n为总采样点数，I0im为参考线路特征频带重构信号在第m个采样点的特征分量；若所有pki<0，表示该参考线路故障；若所有pki>0，表示母线故障；若仅与其中某一线路计算结果小于0，表示此线路故障；对于系统特征频带的选取，当r<1时，系统的特征频带为剔除低频带，在选定频带范围内所求取的能量最大频带。当r≥1时，系统的特征频带为包含0～50Hz的低频带；第三判据为辅助判据，仅当第一判据的选线结论与第二判据的选线结论不一致时才启用，此时极性比较方法同第二判据，但需修改特征频带，当r<1时，系统的特征频带为下一尺度剔除低频带在选定频带范围内所求取的能量最大频带，当r≥1时，系统的特征频带为下一尺度0～50Hz的低频带；(5.2)谐振接地系统故障选线判据中同时采用低频分量与高频分量的比例因子r和暂态因子h对故障类型进行分类，其故障判据如下：第一判据为幅值比较。r<1或r≥1且h<0.9时判断备选线路中能量最大线路的能量是否大于其余线路能量之和，若成立，则选择能量最大线路为故障线路，否则判断母线故障，r≥1且h≥0.9时判断备选线路中直流分量能量最大线路的能量是否大于其余备选线路直流分量能量之和，若成立，则判断该线路为故障线路，否则判断母线故障；第二判据为极性比较，r<1或者r≥1且h≥0.9时选取第一判据中能量最大线路为参考线路，参考线路在特征频带上的重构信号与其余线路在特征频带上的重构信号进行极性比较，极性比较公式和故障线路确定方法与(5.1)第二判距中相同，r≥1且h<0.9时，因暂态零序电流幅值较小，在小数值之间进行极性比较，所得结果准确性的裕度不高，故将零序电流与幅值较大的零序电压进行极性比较，公式为： p k = Σ m = 1 n I 0 km I 0 m 式中，U0m为零序电压的低频重构信号在第m个采样点的特征分量；若某条线路pk<0，表示该线路故障；若所有pk>0，表示母线故障；特征频带从暂态零序电流主要分量中选取，r<1时，系统特征频带即为满足选定频带要求的能量最大的频带，r≥1时，选择包含0～50Hz的低频带；第三判据为辅助判据，当第一判据的选线结论与第二判据的选线结论不一致时启用，此时极性比较方法同第二判据，但需修改特征频带，r<1时，特征频带为下一尺度满足选定频带要求的能量最大的频带，r≥1时，特征频带为当前尺度上满足选定频带要求的能量最大的频带。