CN102135591A - 谐振接地电网单相接地故障db小波暂态量选线方法 - Google Patents

谐振接地电网单相接地故障db小波暂态量选线方法 Download PDF

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朱磊
高小刚
董慎学
贺伟
张帆
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Abstract

一种谐振接地电网单相接地故障db小波暂态量选线方法，其步骤为：(1)选取db小波包对暂态零序电流信号进行分解，提取暂态零序电流中的高频分量，该高频分量做为采样频率；在各个可能取样的频带范围内利用信号能量最大原则选取特征频带；(2)根据采样频率的特征，比较特征频带中各线路零序电流模极大值极性和零序电压首半波来做出选线；如果母线发生故障时，各线路的电流模极大值极性一致且都与零序电压首半波极性相反，从而准确的判断出是母线发生接地短路故障。该方法简单，易于实现，提高了谐振接地电网故障选线的准确性。

Description

谐振接地电网单相接地故障db小波暂态量选线方法
技术领域
本发明涉及电网故障选线技术，具体是指针对电力系统谐振接地电网单相接地故障的特征，应用db小波包对零序电流分解提取暂态零序电流，通过比较信号能量最大的特征频带中各线路零序电流模极大值极性和零序电压首半波极性实现故障选线。
背景技术
我国6kv-66kv配电网中性点普遍采用中性点非有效接地方式，即中性点不接地或中性点经消弧线圈接地。配电网故障中80％为单相接地故障，此种接地系统发生单相接地故障时电流较小，电网线电压仍然对称。按照我国电力系统安全运行规程规定：在一般情况下非有效接地系统可带单相接地故障运行0.5-2小时。
近年来，国内外已有多种基于单相接地故障稳态分量的小电流接地选线方法，如：群体比幅比相法、五次谐波法、零序导纳法等。由于消弧线圈对零序电流工频分量的补偿作用，导致无法利用稳态分量进行选线或导致选线失败。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中由于消弧线圈对零序电流工频分量的补偿作用而导致无法利用稳态分量进行选线或导致选线失败的问题，提出一种谐振接地电网单相接地故障db小波暂态量选线方法，它能够有效提高谐振接地电网故障选线的准确性。
本发明的技术方案是，所述谐振接地电网单相接地故障db小波暂态量选线方法的步骤为：
(1)选取db小波包对暂态零序电流信号进行分解，提取暂态零序电流中的高频分量，该高频分量做为采样频率，频率为8kHz；在各个可能取样的频带范围内利用信号能量最大原则选取特征频带；
(2)、根据采样频率的特征，比较特征频带中各线路零序电流模极大值极性和零序电压首半波来做出选线；如果母线发生故障时，各线路的电流模极大值极性一致且都与零序电压首半波极性相反，从而准确的判断出是母线发生接地短路故障。
以下对本发明做出进一步说明。
本发明的步骤(1)中，选取db小波包对暂态零序电流信号进行分解，提取暂态零序电流中的高频分量；暂态电流中主要是由暂态电容电流构成，电容电流自振荡频率一般为300-1500Hz，这里采样频率采用是8kHz，在各个可能取样的频带范围内利用信号能量最大原则选取特征频带。
本发明采用小波包变换来分解暂态电流信号，小波包分解是根据需要对小波分解过程中没有被分解的高频信号进行再分解，其目的是根据代价函数选取合适的基波函数，然后对在这样的小波包基函数下分解后的信号进行时频分析，它不但具有小波分析的优点，而且还扩展了小波分析的优点。
本发明的技术原理是，在发生单相接地故障时，电路中会出现较大的暂态分量，且在一段时间内特征信号幅值远比稳态时幅值大，所以从故障发生时暂态信号分量入手，作为判断故障线路的依据，能够有效的提高接地故障检测保护的性能。
由以上可知，本发明为一种谐振接地电网单相接地故障db小波暂态量选线方法，它利用db小波包对零序电流进行分析，在各个可能取样的频带范围内根据能量最大原则选出特征频带，利用小波工具分析所得的故障线路电流与非故障线路模极大值极性相反的特征，并结合首半波法，选出故障线路。该方法简单，易于实现，提高了谐振接地电网故障选线的准确性。
附图说明
图1是选线接地程序流程图。
图2是谐振接地系统主程序模型。该图为运用Matlab7仿真库Simlink中的PSB建立了一个三出线的35kV/10.5kV中性点经消弧线圈接地配电网系统，利用仿真系统中添加的三相接地模块可以合理控制不同情况下的接地短路故障类型。并用加法器搭配录波器录取故障状态下各条线路的零序电压、零序电流波形，目的是给小波工具提供分析的有效数据。
具体实施方式
选取db小波包对暂态零序电流信号进行分解，提取暂态零序电流中的高频分量；在各个可能取样的频带范围内利用信号能量最大原则选取特征频带，然后比较特征频带中各线路零序电流模极大值极性和零序电压首半波极性来做出选线。
运用Matlab7仿真库Simlink中的PSB建立了一个35/10.5kV的中性点经消弧线圈接地配电网系统，包含3条出线。采用Ode23tb算法，允许误差为0.001，采样频率为8kHz，仿真时间0.1s，线路1长20Km，线路2长10Km，线路3长30Km。取过补偿为8％，经计算得出消弧线圈参数为：L＝0.737H输电线路采用PSB模块库中的贝杰龙数学模型，线路的正序、零序参数如表1所示。
表1线路参数
  正序参数   零序参数
  R(Ω/km)   0.45   0.74
  L(H/km) 0.9337×10-3 4.1264×10-3
  C(F/km) 70.74×10-9 47.8×10-9
对仿真模型提取的零序电流进行4层分解，然后利用能量最大原则来选取频带，比较该频带下的信号极性。通过所得的出5种不同典型条件下的接地故障实验结果。可以看到当母线发生故障时，各线路的电流模极大值极性一致且都与零序电压首半波极性相反，通过这一判据可准确的判断出是母线发生接地短路故障。同时，本实验在改变故障接地位置，线路参数以及过补偿度的情况下，经实验结果表明依然可以准确选出故障线路。

Claims (2)

1.一种谐振接地电网单相接地故障db小波暂态量选线方法，其特征是，该方法的步骤为：
(1)选取db小波包对暂态零序电流信号进行分解，提取暂态零序电流中的高频分量，该高频分量为采样频率；在各个可能取样的频带范围内利用信号能量最大原则选取特征频带；
(2)根据采样频率的特征，比较特征频带中各线路零序电流模极大值极性和零序电压首半波来做出选线；如果母线发生故障时，各线路的电流模极大值极性一致且都与零序电压首半波极性相反，从而准确的判断出是母线发生接地短路故障。
2.根据权利要求1所述谐振接地电网单相接地故障db小波暂态量选线方法，其特征是，所述采样频率为8kHz。
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