CN110579684A - 一种基于融合算法的小电流接地系统选线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于融合算法的小电流接地系统选线方法，包括以下步骤：1、当中性点电压超过预先设定的阈值时，获取各条线路的零序电流、三相电压和中性点电压；2、获取各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位，并据此预测故障线路，得到第一预估故障线路；3、获取各条线路稳态零序电流的五次谐波幅值和相位，并据此预测故障线路，得到第二预估故障线路；4、获取各条线路暂态零序电流的特征频带能量值，并据此预测故障线路，得到第三预估故障线路；5、对三条预估故障线路进行信息融合，筛选出最终确定的故障线路。本发明采用多种判定方法相结合，极大地避免了接地故障电流微弱、故障因素众多、选线判据单一而导致选线准确率不高。

Description

一种基于融合算法的小电流接地系统选线方法
技术领域
本发明涉及小电流技术领域，具体是一种基于融合算法的小电流接地系统选线方法。
背景技术
目前，小电流接地系统多采用小电流选线方法，主要利用零序电流暂态法进行故障线路的判别选线。该方法利用故障瞬间故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流方向相反并存在幅值关系进行故障线路的筛选判断。然而，该方法受开关操作等因素产生的暂态干扰信号影响较大，同时受零序电流互感器的角差特性、二次施工接线等因素的影响，在实际使用中经常出现漏判、误判。因此，如何提高小电流选线的灵敏性与准确性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种基于融合算法的小电流接地系统选线方法。
一种基于融合算法的小电流接地系统选线方法，包括以下步骤：
1、当中性点电压超过预先设定的阈值时，获取各条线路的零序电流、三相电压和中性点电压。
2、获取各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位，并据此预测故障线路，得到第一预估故障线路E1，具体方法包括但不限于以下两种：
第一种：⑴利用DFT运算将零序电流数据进行分解，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位；⑵对零序电流基波幅值数据由大到小进行排列，筛选出基波幅值最大的三条线路；⑶对所述零序电流基波幅值最大的三条线路的基波相位进行比较，提取出与其他两条线路零序电流基波相位相反的线路作为第一预估故障线路E1。
第二种：⑴利用DFT运算将零序电流数据进行分解，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位；⑵通过接地变压器主动接地向系统冲入电流信号；⑶利用DFT运算将主动接地后的零序电流数据进行分解，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值；⑷对比主动接地前后各条线路稳态零序电流的基波幅值，将基波幅值变化量最大的线路作为第一预估故障线路E1。
3、获取各条线路稳态零序电流的五次谐波幅值和相位，并据此预测故障线路，得到第二预估故障线路E2，可以采用如下方法：
⑴利用DFT运算将零序电流进行分解，获得各条线路稳态零序电流的五次谐波幅值和相位；⑵对零序电流五次谐波幅值数据由大到小进行排列，筛选出五次谐波幅值最大的三条线路；⑶对所述零序电流五次谐波幅值最大的三条线路的五次谐波相位进行比较，提取出与其他两条线路零序电流基波相位相反的线路作为第二预估故障线路E2。
4、获取各条线路暂态零序电流的特征频带能量值，并据此预测故障线路，得到第三预估故障线路E3，具体是将各条线路的零序电流进行小波分解得到零序电流突变奇异量，提取出与其他零序电流突变奇异量极性相反的线路，若该线路零序电流突变幅值等于其余零序电流突变幅值之和，则预设该线路为第三预估故障线路E3。
5、利用加权系数法对三条预估故障线路进行信息融合，筛选出最终确定的故障线路。
进一步的，针对步骤2第一种方法和步骤3，将筛选出的预估故障线路的基波/五次谐波相位与中性点电压相位进行比较，相位差在预设范围内则判定有效，保存预估故障线路，否则不保存预估故障线路，重新进行判定。
进一步的，对每半个零序电流周期的采样数据进行一次DFT运算，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位、五次谐波幅值和相位，并对故障线路进行预测。
进一步的，步骤4是将故障出现后，各条线路首半个周期的零序电流进行小波分解。
本发明的有益效果：采用多种判定方法相结合，极大地避免了接地故障电流微弱、故障因素众多、选线判据单一而导致选线准确率不高；将基波工频分析、5次谐波分析相结合，避免单一频率分析；对稳态信息和暂态信息进行双重分析，结合利用概率思想统计，用加权系数法对多种判断进行信息融合，降低偶然因素在选线过程中的影响。
附图说明
图1为选线方法流程图；
图2为故障线路预测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例1
一种基于融合算法的小电流接地系统选线方法，如图1、图2所示，包括以下步骤：
1、当中性点电压超过预先设定的阈值(系接地故障发生后产生零序电压造成的)时，获取各条线路的零序电流、三相电压和中性点电压。
2、获取各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位，并据此预测故障线路，得到第一预估故障线路E1，可以采用如下方法：
⑴利用DFT运算将零序电流数据进行分解，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位；⑵对零序电流基波幅值数据由大到小进行排列，筛选出基波幅值最大的三条线路；⑶对所述零序电流基波幅值最大的三条线路的基波相位进行比较，提取出与其他两条线路零序电流基波相位相反的线路作为第一预估故障线路E1。
3、获取各条线路稳态零序电流的五次谐波幅值和相位，并据此预测故障线路，得到第二预估故障线路E2，可以采用如下方法：
⑴利用DFT运算将零序电流进行分解，获得各条线路稳态零序电流的五次谐波幅值和相位；⑵对零序电流五次谐波幅值数据由大到小进行排列，筛选出五次谐波幅值最大的三条线路；⑶对所述零序电流五次谐波幅值最大的三条线路的五次谐波相位进行比较，提取出与其他两条线路零序电流基波相位相反的线路作为第二预估故障线路E2。
4、获取各条线路暂态零序电流的特征频带能量值，并据此预测故障线路，得到第三预估故障线路E3，具体是将各条线路的零序电流进行小波分解得到零序电流突变奇异量，提取出与其他零序电流突变奇异量极性相反的线路，若该线路零序电流突变幅值等于其余零序电流突变幅值之和，则预设该线路为第三预估故障线路E3。注意，此处是将故障出现后，各条线路首半个周期的零序电流进行小波分解。
5、利用加权系数法对三条预估故障线路进行信息融合，筛选出最终确定的故障线路，融合模型为0≤i≤1，其中R为信息融合结果，Xi为第i组信息测量值，li为第i组信息测量值的加权系数，加权系数为大量数据汇总得出。实际应用过程中，采用的融合方法具有开放性，可根据现场实际工况自由加入新的判据，保证选线结果的正确性。
为了提高预估故障线路的准确性，对每半个零序电流周期的采样数据进行一次DFT运算，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位、五次谐波幅值和相位，并对故障线路进行预测；将三个零序电流周期预测故障线路(即 6次预测结果)进行整合，提取出现概率最高的线路进行归一化处理并作为预估故障线路。具体操作可以是，将每次预测故障线路存入故障信息表，次数到达6次后，统计故障信息表内故障线路，将出现概率最高线路作为预估故障线路。
此外，将筛选出的预估故障线路的基波/五次谐波相位与中性点电压相位进行比较，相位差在预设范围内则判定有效，保存预估故障线路，否则不保存预估故障线路，重新进行判定。这是对错误判断的纠正措施，提高选线的准确度。
实施例2
本实施例与实施例1的区别是，根据各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位预测故障线路的方法不同，具体为⑴利用DFT运算将零序电流数据进行分解，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位；⑵通过接地变压器主动接地向系统冲入电流信号；⑶利用DFT运算将主动接地后的零序电流数据进行分解，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值；⑷对比主动接地前后各条线路稳态零序电流的基波幅值，将基波幅值变化量最大的线路作为第一预估故障线路E1。
这一方法在不出现高阻故障的情况下，选线的准确率是很高的。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于融合算法的小电流接地系统选线方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，当中性点电压超过预先设定的阈值时，获取各条线路的零序电流、三相电压和中性点电压；
步骤2，获取各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位，并据此预测故障线路，得到第一预估故障线路E1；
步骤3，获取各条线路稳态零序电流的五次谐波幅值和相位，并据此预测故障线路，得到第二预估故障线路E2；
步骤4，获取各条线路暂态零序电流的特征频带能量值，并据此预测故障线路，得到第三预估故障线路E3；
步骤5，利用加权系数法对三条预估故障线路进行信息融合，筛选出最终确定的故障线路。
2.根据权利要求1所述的小电流接地系统选线方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1，利用DFT运算将零序电流数据进行分解，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位；
步骤2.2，对零序电流基波幅值数据由大到小进行排列，筛选出基波幅值最大的三条线路；
步骤2.3，对所述零序电流基波幅值最大的三条线路的基波相位进行比较，提取出与其他两条线路零序电流基波相位相反的线路作为第一预估故障线路E1。
3.根据权利要求1所述的小电流接地系统选线方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1，利用DFT运算将零序电流数据进行分解，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值
步骤2.2，通过接地变压器主动接地向系统冲入电流信号；
步骤2.3，利用DFT运算将主动接地后的零序电流数据进行分解，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值；
步骤2.4，对比主动接地前后各条线路稳态零序电流的基波幅值，将基波幅值变化量最大的线路作为第一预估故障线路E1。
4.根据权利要求1所述的小电流接地系统选线方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：
步骤3.1，利用DFT运算将零序电流进行分解，获得各条线路稳态零序电流的五次谐波幅值和相位；
步骤3.2，对零序电流五次谐波幅值数据由大到小进行排列，筛选出五次谐波幅值最大的三条线路；
步骤3.3，对所述零序电流五次谐波幅值最大的三条线路的五次谐波相位进行比较，提取出与其他两条线路零序电流基波相位相反的线路作为第二预估故障线路E2。
5.根据权利要求2或4所述的小电流接地系统选线方法，其特征在于，将筛选出的预估故障线路的基波/五次谐波相位与中性点电压相位进行比较，相位差在预设范围内则判定有效，保存预估故障线路，否则不保存预估故障线路，重新进行判定。
6.根据权利要求5所述的小电流接地系统选线方法，其特征在于，对每半个零序电流周期的采样数据进行一次DFT运算，获得各条线路稳态零序电流的基波幅值和相位、五次谐波幅值和相位，并对故障线路进行预测；
将三个零序电流周期预测故障线路进行整合，提取出现概率最高的线路进行归一化处理并作为预估故障线路。
7.根据权利要求1所述的小电流接地系统选线方法，其特征在于，所述步骤4是将各条线路的零序电流进行小波分解得到零序电流突变奇异量，提取出与其他零序电流突变奇异量极性相反的线路，若该线路零序电流突变幅值等于其余零序电流突变幅值之和，则预设该线路为第三预估故障线路E3。
8.根据权利要求1所述的小电流接地系统选线方法，其特征在于，所述步骤4是将故障出现后，各条线路首半个周期的零序电流进行小波分解。
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