CN103364684A - 一种基于小波分析的故障选线方法 - Google Patents

一种基于小波分析的故障选线方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于小波分析的故障选线方法，利出线发生单相故障时零序电流的突变特征，采用小波算法进行多分辨率分解和提取突变点暂态信号，选取五个小波函数进行多尺度分解，若其中超过设定数量个高频尺度分解结果大于设定值，则判定该出线发生单相接地故障。本发明提及技术能够快速的实现故障定位，不仅可以极大地完善配电网的自动化程度，而且将使用户的停电时间大大缩短，减小停电造成的损失，弥补了小电流接地运行方式存在的不足，具有良好的社会和经济效益。

Description

一种基于小波分析的故障选线方法
技术领域
本发明涉及电力系统领域，尤其是一种10kV配电网经消弧线圈接地系统单相接地故障选线的方法。
背景技术
现阶段我国配电网大多数采用中性点非有效接地系统(中性点不接地或经消弧线圈接地)，单相接地故障占到总体故障的80%以上,当发生单相对地短路故障时，由于大地与中性点之间没有直接电气连接或串接了电抗器，因此短路电流很小，保护装置不需要立刻动作跳闸，从而提高了系统运行的可靠性。
但也正由于安装的消弧线圈使该系统单相接地短路电流很小，故障线路与非故障线路上的电压电流幅值、相角并无太大区别，使得该故障的发生位置判断变得困难。但随着馈线的增多，电容电流增大，长时间运行就容易单相接地变成多点接地短路，弧光接地还会引起系统的过电压，损坏设备，破坏系统的安全运行，所以必须及时找到故障线路和故障地点。为了提高供电可靠性并减少电网故障带来的停电影响，各国供电企业都在积极实施配电运行自动化技术，通过实时监视，及时发现隐患，避免事故的发生，并自动实现故障的定位、隔离及非故障线路的供电恢复，减少故障停电时间。单相接地短路作为发生的几率最大的短路故障类型，如何在配电网发生单相接地故障后及时准确地找到故障发生的位置，隔离故障区域并恢复非故障区域的正常供电，是当前配电网单相接地故障研究中的一个重要一个目的。
随着配电网网架的加强，分支线路也增多，用传统的巡线方法找出具体故障点的位置非常困难。这不仅耗费了大量人力物力，而且延长了停电时间，影响供电可靠性。尤其是在气候严寒冬季或雨雪天气、路况艰难，现有找故障点的方法劳动强度非常大，难以适应当前生产的需求。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种能够快速的实现故障定位，基于小波分析的10kV配电网经消弧线圈接地系统单相接地故障选线的方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种基于小波分析的故障选线方法，利出线发生单相故障时零序电流的突变特征，采用小波算法进行多分辨率分解和提取突变点暂态信号，选取五个小波函数进行多尺度分解，若其中超过设定数量个高频尺度分解结果大于设定值，则判定该出线发生单相接地故障，该判据具体设定如下：
I0=fi+gi，i=1,2,3,4,5；
如果max（g1）>K1max（f1）,则a=1,否则a=0；
如果max（g2）>K2max（f2）,则b=1,否则b=0；
如果max（g3）>K3max（f3）,则c=1,否则c=0；
如果max（g4）>K4max（f4）,则d=1,否则d=0；
如果max（g5）>K5max（f5）,则e=1,否则e=0；
m=a+b+c+d+e≧n；
式中，I0：零序电流；
fi：零序电流小波分解后的低频部分；
gi：零序电流小波分解后的高频部分；
Ki：高频突变量设定值；
a，b，c，d，e，m，n：判断逻辑量。
作为优选，所述高频突变量设定值满足0.5<Ki<1.3。
作为优选，所述判断逻辑值n=3或4。
作为优选，所述f1,f2,f3,f4,f5分别采用db4，db5，db6，db7，db8小波分解出的低频部分，g1,g2,g,g4,g5分别采用db4，db5，db6，db7，db8小波分解出的高频部分。
作为优选，本方法采用以下电路结构，包括一个输入端与三相电流Ia,Ib,Ib连接的零序滤过器，零序滤过器的输出端分别与db4小波分析单元、db5小波分析单元、db6小波分析单元、db7小波分析单元、db8小波分析单元连接，零序电流经过各个小波分析单元尺度分解为高频分量g1,g2,g,g4,g5与低频分量f1,f2,f3,f4,f5两部分，高频分量分别输出到比较器1，比较器2，比较器3，比较器4，比较器5的正输入端，低频分量分别输出到乘法器1，乘法器2，乘法器3，乘法器4，乘法器5的输入端，乘法器的另一个输入端分别输入一个整定系数值K1,K2,K3,K4,K5，乘法器分别输出到比较器1，比较器2，比较器3，比较器4，比较器5的负输入端，各个比较器均输出到加法器的五个输入端，加法器输出到比较器6的正输入端，比较器6的负输入端输入逻辑整定值n，比较器6的输出结果连接到选线结果指示器及动作信号。
本发明的目的是为了克服中性点经消弧线圈接地10kV配电网系统在发生单相接地时，故障出线与非故障出线上的电气状态量特征区别不明显，传统方法无法有效区分两者而造成选线困难的问题，提出一种单相接地故障选线的方法。通过对各条出线的零序电流进行小波多分辨率分解并提取暂态特征信号，再利用提取的暂态信号分量与基频信号相比较得出暂态信号所占比例，当该比较大于一定值时表明线路运行状态发生了突变，即发生了故障，同时采用多种小波进行分析，综合分析结果，提高算法准确性。本发明的优点是：采用多种小波分解算法分解判断，既利用了小波算法对突变点的高敏感性，又避免了一种小波算法可能出现的误差误判，达到了准确判断单相接地故障出线的目的。
本发明提及技术能够快速的实现故障定位，不仅可以极大地完善配电网的自动化程度，而且将使用户的停电时间大大缩短，减小停电造成的损失，弥补了小电流接地运行方式存在的不足，具有良好的社会和经济效益。
附图说明
图1是本发明的电路框图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：如图1所示，一种电力系统10kV配电网经消弧线圈接地系统单相接地故障选线方法，其电路结构包括零序滤过器，零序滤过器的三个输入端直接与出线的三相电流Ia，Ib，Ic相连接，输出与db4小波分析单元、db5小波分析单元、db6小波分析单元、db7小波分析单元与db8小波分析单元的输入端相连接；零序电流经每个小波分析单元尺度分解后，分别分解为高频分量g1,g2,g3,g4,g5与低频分量f1,f2,f3,f4,f5两部分；高频分量g1,g2,g3,g4,g5分别输出到比较器1的正输入端，低频分量f1,f2,f3,f4,f5分别输出到乘法器1，乘法器2，乘法器3，乘法器4，乘法器5的一个输入端，乘法器1，2，3，4，5的另一个输入端输入一个整定系数值K1=0.9，K2=0.9，K3=0.9，K4=0.9，K5=0.9；乘法器1，2，3，4，5分别输出到比较器1，比较器2，比较器3，比较器4，比较器5的负输入端；这样就完成了五种小波分析结果的比较，比较器1，2，3，4，5的输出端都输出加法器的五个输入端，加法器得出的m值输出到比较器6的正输入端，比较器6的负输入端输入逻辑整定值n=3，如果比较器1，2，3，4，5中有三个以上输出为1，则加法器输出值m大于3，比较器6就将输出信号到相应的选线结果指示器及动作信号。
该方法稳定性好，小波算法可以敏感地探测到出线零序电流的突变，多个算法共同判断也避免了个别情况下算法结果失灵可能。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于小波分析的故障选线方法，其特征在于：利出线发生单相故障时零序电流的突变特征，采用小波算法进行多分辨率分解和提取突变点暂态信号，选取五个小波函数进行多尺度分解，若其中超过设定数量个高频尺度分解结果大于设定值，则判定该出线发生单相接地故障，该判据具体设定如下：
I0=fi+gi，i=1,2,3,4,5；
如果max（g1）>K1max（f1）,则a=1,否则a=0；
如果max（g2）>K2max（f2）,则b=1,否则b=0；
如果max（g3）>K3max（f3）,则c=1,否则c=0；
如果max（g4）>K4max（f4）,则d=1,否则d=0；
如果max（g5）>K5max（f5）,则e=1,否则e=0；
m=a+b+c+d+e≧n；
式中，I0：零序电流；
fi：零序电流小波分解后的低频部分；
gi：零序电流小波分解后的高频部分；
Ki：高频突变量设定值；
a，b，c，d，e，m，n：判断逻辑量。
2.根据权利要求1所述的基于小波分析的故障选线方法，其特征在于：所述高频突变量设定值满足0.5<Ki<1.3。
3.根据权利要求1所述的基于小波分析的故障选线方法，其特征在于：所述判断逻辑值n=3或4。
4.根据权利要求1所述的基于小波分析的故障选线方法，其特征在于：所述f1,f2,f3,f4,f5分别采用db4，db5，db6，db7，db8小波分解出的低频部分，g1,g2,g,g4,g5分别采用db4，db5，db6，db7，db8小波分解出的高频部分。
5.根据权利要求1所述的基于小波分析的故障选线方法，其特征在于：采用以下电路结构，包括一个输入端与三相电流Ia,Ib,Ib连接的零序滤过器，零序滤过器的输出端分别与db4小波分析单元、db5小波分析单元、db6小波分析单元、db7小波分析单元、db8小波分析单元连接，零序电流经过各个小波分析单元尺度分解为高频分量g1,g2,g,g4,g5与低频分量f1,f2,f3,f4,f5两部分，高频分量分别输出到比较器1，比较器2，比较器3，比较器4，比较器5的正输入端，低频分量分别输出到乘法器1，乘法器2，乘法器3，乘法器4，乘法器5的输入端，乘法器的另一个输入端分别输入一个整定系数值K1,K2,K3,K4,K5，乘法器分别输出到比较器1，比较器2，比较器3，比较器4，比较器5的负输入端，各个比较器均输出到加法器的五个输入端，加法器输出到比较器6的正输入端，比较器6的负输入端输入逻辑整定值n，比较器6的输出结果连接到选线结果指示器及动作信号。
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Inventor after: Que Bo

Inventor after: Zhao Guowei

Inventor after: Xu Jianqiang

Inventor after: Zhu Xudong

Inventor after: Xu Jueqiang

Inventor after: Wang Dongju

Inventor after: Shao Xuejian

Inventor after: Tian Zeng

Inventor after: Wu Zhigang

Inventor after: Zhou Hao

Inventor after: Wang Wei

Inventor after: Hu Weiyuan

Inventor after: Shen Weiwei

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