CN112068028B - 一种间歇性单相接地故障识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种间歇性单相接地故障识别方法,包括:获取目标变电站的中性点零序电压;对所述中性点零序电压进行小波多分辨率分析,提取所述中性点零序电压的高频分量;根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型;其中,所述时段类型包括稳定段和不稳定段;根据所述高频分量在多个连续的设定时间段对应的时段类型,获得接地结果;其中,所述接地结果包括:稳定性接地和间歇性单相接地;通过对中性点零序电压进行小波变换和时段类型分析,能快速识别出配电网的间歇性单相接地故障,提高歇性单相接地故障识别的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及线路故障识别技术领域,尤其涉及一种间歇性单相接地故障识别方法。
背景技术
配电网发生的故障中,多为单相接地故障,而单相接地故障主要包括稳定性接地故障和间歇性接地故障。间歇性接地故障是指在一定时间内多次发生接地,其容易激发严重的内过电压,不仅影响电网运行,且会激发更严重的相间短路事故。由于我国配电网线路采用小电流接地运行方式,加之配电网系统本身的运行情况状态复杂多变,系统中发生间歇性接地故障时的故障电气特征量不明显,造成故障类型判断困难。基于此,如何在故障后第一时间内识别故障类型成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
基于此,本发明提供了一种间歇性单相接地故障识别方法,其能快速识别出配电网的间歇性单相接地故障,提高歇性单相接地故障识别的准确性。
本发明实施例提供了一种间歇性单相接地故障识别方法,包括:
获取目标变电站的中性点零序电压;
对所述中性点零序电压进行小波多分辨率分析,提取所述中性点零序电压的高频分量;
根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型;其中,所述时段类型包括稳定段和不稳定段;
根据所述高频分量在多个连续的设定时间段对应的时段类型,获得接地结果;其中,所述接地结果包括:稳定性接地和间歇性单相接地。
作为上述方案的改进,所述根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
检测所述高频分量在设定时间段内各个周波内的幅值;
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值超过预设的第一阈值时,进行计数处理,获得第一计数值;
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值未超过所述第一阈值时,进行计数处理,获得第二计数值;
根据所述设定时间段内计数所得的所述第一计数值和所述第二计数值,确定所述设定时间段所属的时段类型。
作为上述方案的改进,所述当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值超过预设的第一阈值时,进行计数处理,获得第一计数值,包括:
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值超过预设的第一阈值时,将任意一个周波内的幅值重置为1,并进行计数处理,获得所述第一计数值。
作为上述方案的改进,所述当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值未超过所述第一阈值时,进行计数处理,获得第二计数值,包括:
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值未超过所述第一阈值时,将任意一个周波内的幅值重置为0,并进行计数处理,获得所述第二计数值。
作为上述方案的改进,所述根据所述设定时间段内计数所得的所述第一计数值和所述第二计数值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
根据所述设定时间段内计数所得的所述第一计数值和所述第二计数值,计算稳定周波占比;
判断所述稳定周波占比是否大于或等于预设的第二阈值;
若是,判断出所述设定时间段为稳定段;
若否,判断出所述设定时间段为不稳定段。
作为上述方案的改进,所述根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
检测所述高频分量在设定时间段内幅值落在预设的第三阈值上时对应的时刻点;
判断相邻的两个所述时刻点之间的时间间距是否在设定时间范围内;
若是,将所述时间间距之间的幅值重置为1;
若否,将所述时间间距之间的幅值重置为0;
根据所述高频分量在所述设定时间段内重置后的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型。
作为上述方案的改进,所述根据所述高频分量在所述设定时间段内重置后的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
判断所述高频分量在所述设定时间段内重置的幅值为0的数量是否大于或等于预设的第四阈值;
若是,判断出所述设定时间段为不稳定段;
若否,判断出所述设定时间段为稳定段。
作为上述方案的改进,所述根据所述高频分量在多个连续的设定时间段对应的时段类型,获得接地结果,包括:
判断所述高频分量在多个连续的设定时间段内稳定段的数量是否大于不稳定段的数量;
若是,判断出所述接地结果为稳定性接地;
若否,判断出所述接地结果为间歇性单相接地。
相对于现有技术,本发明实施例的有益效果在于:通过提供一种间歇性单相接地故障识别方法,包括:获取目标变电站的中性点零序电压;对所述中性点零序电压进行小波多分辨率分析,提取所述中性点零序电压的高频分量;根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型;其中,所述时段类型包括稳定段和不稳定段;根据所述高频分量在多个连续的设定时间段对应的时段类型,获得接地结果;其中,所述接地结果包括:稳定性接地和间歇性单相接地;通过对中性点零序电压进行小波变换和时段类型分析,能快速识别出配电网的间歇性单相接地故障,提高歇性单相接地故障识别的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种间歇性单相接地故障识别方法的流程图;
图2是本发明实例提供的配电网发生接地故障时中性点零序电压的高频分量变化示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明实施例提供了一种间歇性单相接地故障识别方法,包括:
S1:获取目标变电站的中性点零序电压;
由于间歇性接地故障是发生在零序回路中,且故障发生时由于电压相角的存在,会在零序回路中激发出高频振荡,因此,可以通过监测中性点零序电压的变化情况实现接地故障的监测。
S2:对所述中性点零序电压进行小波多分辨率分析,提取所述中性点零序电压的高频分量;
在本发明实施例中,通过对所述中性点零序电压进行小波多分辨率分析,将所述中性点零序电压分解成不同频带的高频分量和低频分量,各频率分量所含的数值大小如下:
其中,n为小波多分辨率分析后中性点零序电压的频段编号;fs为中性点零序电压的采样频率。
进一步地,本发明实施例中,选取db5小波,对所述中性点零序电压进行5层分解,并提取高频分量。
以采样频率fs=10kHz为例,选取db5小波,对所述中性点零序电压进行5层分解,可得到高频分量D(1)、D(2)、D(3)、D(4)、D(5)以及低频分量A(5)。A(5)包含0~156.25Hz,D(5)包含156.25~312.5Hz,D(4)包含312.5~625Hz,D(3)包含625~1250Hz,D(2)包含1250~2500Hz,D(1)包含2500~5000Hz。
为了方便理解,下面对发生故障时,中性点零序电压的高频分量变化进行说明:如图2所示,a为单相金属性接地故障时中性点零序电压的高频分量变化示意图,b为单相电弧性接地故障时中性点零序电压的高频分量变化示意图,c为间歇性电弧接地故障时中性点零序电压的高频分量变化示意图。当配电网发生单相金属性接地故障和单相电弧性接地故障时,D(1-5)频带产生了明显的突变,经过1个工频周期左右,两种故障的暂态分量都衰减为0。但在单相电弧性接地故障中,由于电弧非线性变化,在电弧电流过零时,D(1-3)频带中都会重新产生新的暂态分量,其幅值较小。当配电网发生间歇性电弧接地故障时,电弧每次重燃都将在D(1-5)频带产生大量的暂态分量,其幅值大于故障发生时的暂态分量幅值。由于间歇性接地故障一般为在一定时间内多次发生接地故障或者接地电弧多次重燃,且故障在持续一定时间后会自行熄灭,而电弧每次重燃都将在D(1-5)频带产生大量的暂态分量。因此,可以通过对任意一个高频分量D(n),n=1,2,3,4,5,进行后续步骤S3-5故障分析。
S3:根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型;其中,所述时段类型包括稳定段和不稳定段;
S4:根据所述高频分量在多个连续的设定时间段对应的时段类型,获得接地结果;其中,所述接地结果包括:稳定性接地和间歇性单相接地。
在本发明实施例中,通过对中性点零序电压进行小波变换和时段类型分析,根据特定频段的高频分量确定电网是否发生了间歇性单相接地故障,能快速识别出配电网的间歇性单相接地故障,提高歇性单相接地故障识别的准确性。
在一种可选的实施例中,S4:根据所述高频分量在多个连续的设定时间段对应的时段类型,获得接地结果,包括:
判断所述高频分量在多个连续的设定时间段内稳定段的数量是否大于不稳定段的数量;
若是,判断出所述接地结果为稳定性接地;
若否,判断出所述接地结果为间歇性单相接地。
在本发明实施例中,在连续的n个T0时间内,若稳定段的数量>不稳定段的数量,则判断为稳定性接地,反之判断为间歇性单相接地。
在一种可选的实施例中,S3:根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
检测所述高频分量在设定时间段内各个周波内的幅值;
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值超过预设的第一阈值时,进行计数处理,获得第一计数值;
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值未超过所述第一阈值时,进行计数处理,获得第二计数值;
根据所述设定时间段内计数所得的所述第一计数值和所述第二计数值,确定所述设定时间段所属的时段类型。
在一种可选的实施例中,所述当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值超过预设的第一阈值时,进行计数处理,获得第一计数值,包括:
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值超过预设的第一阈值时,将任意一个周波内的幅值重置为1,并进行计数处理,获得所述第一计数值。
在一种可选的实施例中,所述当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值未超过所述第一阈值时,进行计数处理,获得第二计数值,包括:
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值未超过所述第一阈值时,将任意一个周波内的幅值重置为0,并进行计数处理,获得所述第二计数值。
在一种可选的实施例中,所述根据所述设定时间段内计数所得的所述第一计数值和所述第二计数值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
根据所述设定时间段内计数所得的所述第一计数值和所述第二计数值,计算稳定周波占比;
判断所述稳定周波占比是否大于或等于预设的第二阈值;
若是,判断出所述设定时间段为稳定段;
若否,判断出所述设定时间段为不稳定段。
在本发明实施例中,以高频分量D(3)为例进行说明,在一个周波内,若高频分D(3)检出幅值超过第一阈值m时,则重置为1,反之重置为0,并进行计数。在一连续时间T0内,置为1的周波数设为k1,即所述第一计数值,置为0的周波数设为k2,即所述第二计数值,若则判断为稳定段,若则判断为不稳定段。其中,n=0.9,周波=20ms,T0=200ms。在本发明实施例中,对第一阈值m不进行具体的限定,本领域技术人员可以根据实际需要设定。本发明实施例通过提取高频分量并对进行分布概率计算,通过分布概率确定是否为间歇性故障,方法可靠易行,可操作性性高,同时简化了故障识别的流程,提高故障识别效率。
在一种可选的实施例中,S3:根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
检测所述高频分量在设定时间段内幅值落在预设的第三阈值上时对应的时刻点;
判断相邻的两个所述时刻点之间的时间间距是否在设定时间范围内;
若是,将所述时间间距之间的幅值重置为1;
若否,将所述时间间距之间的幅值重置为0;
根据所述高频分量在所述设定时间段内重置后的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型。
在一种可选的实施例中,所述根据所述高频分量在所述设定时间段内重置后的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
判断所述高频分量在所述设定时间段内重置的幅值为0的数量是否大于或等于预设的第四阈值;
若是,判断出所述设定时间段为不稳定段;
若否,判断出所述设定时间段为稳定段。
在本发明实施例中,所述第三阈值为20±2ms,第四阈值为2,T0=200ms。通过计算相邻的时刻点之间的时间间距,若时间间距在20±2ms范围内,则幅值重置为1,反之则幅值重置为0。在一连续时间T0内,若置为0的数量≥2次,则判断为不稳定段,反之判断为稳定段。由于接地故障发生具有随机性,首次可能与接地故障角度与重燃接地角度相近,从而降低各次接地时D(3)频段内信号相互比较的尺度,采用本发明实施例能有效避免由于上述情况故障识别困难的问题,准确识别出间歇性单相接地故障;同时简化了故障识别的流程,提高故障识别效率。
相对于现有技术,本发明实施例的有益效果在于:通过提供一种间歇性单相接地故障识别方法,包括:获取目标变电站的中性点零序电压;对所述中性点零序电压进行小波多分辨率分析,提取所述中性点零序电压的高频分量;根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型;其中,所述时段类型包括稳定段和不稳定段;根据所述高频分量在多个连续的设定时间段对应的时段类型,获得接地结果;其中,所述接地结果包括:稳定性接地和间歇性单相接地;通过对中性点零序电压进行小波变换和时段类型分析,能快速识别出配电网的间歇性单相接地故障,提高歇性单相接地故障识别的准确性。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种间歇性单相接地故障识别方法,其特征在于,包括:
获取目标变电站的中性点零序电压;
对所述中性点零序电压进行小波多分辨率分析,提取所述中性点零序电压的高频分量;
根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型;其中,所述时段类型包括稳定段和不稳定段;
根据所述高频分量在多个连续的设定时间段对应的时段类型,获得接地结果;其中,所述接地结果包括:稳定性接地和间歇性单相接地;
所述根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
检测所述高频分量在设定时间段内幅值落在预设的第三阈值上时对应的时刻点;
判断相邻的两个所述时刻点之间的时间间距是否在设定时间范围内;
若是,将所述时间间距之间的幅值重置为1;
若否,将所述时间间距之间的幅值重置为0;
根据所述高频分量在所述设定时间段内重置后的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型。
2.如权利要求1所述的间歇性单相接地故障识别方法,其特征在于,所述根据所述高频分量在设定时间段内的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
检测所述高频分量在设定时间段内各个周波内的幅值;
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值超过预设的第一阈值时,进行计数处理,获得第一计数值;
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值未超过所述第一阈值时,进行计数处理,获得第二计数值;
根据所述设定时间段内计数所得的所述第一计数值和所述第二计数值,确定所述设定时间段所属的时段类型。
3.如权利要求2所述的间歇性单相接地故障识别方法,其特征在于,所述当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值超过预设的第一阈值时,进行计数处理,获得第一计数值,包括:
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值超过预设的第一阈值时,将任意一个周波内的幅值重置为1,并进行计数处理,获得所述第一计数值。
4.如权利要求3所述的间歇性单相接地故障识别方法,其特征在于,所述当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值未超过所述第一阈值时,进行计数处理,获得第二计数值,包括:
当检测出所述高频分量在设定时间段内任意一个周波内的幅值未超过所述第一阈值时,将任意一个周波内的幅值重置为0,并进行计数处理,获得所述第二计数值。
5.如权利要求2-4任一项所述的间歇性单相接地故障识别方法,其特征在于,所述根据所述设定时间段内计数所得的所述第一计数值和所述第二计数值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
根据所述设定时间段内计数所得的所述第一计数值和所述第二计数值,计算稳定周波占比;
判断所述稳定周波占比是否大于或等于预设的第二阈值;
若是,判断出所述设定时间段为稳定段;
若否,判断出所述设定时间段为不稳定段。
6.如权利要求1所述的间歇性单相接地故障识别方法,其特征在于,所述根据所述高频分量在所述设定时间段内重置后的幅值,确定所述设定时间段所属的时段类型,包括:
判断所述高频分量在所述设定时间段内重置的幅值为0的数量是否大于或等于预设的第四阈值;
若是,判断出所述设定时间段为不稳定段;
若否,判断出所述设定时间段为稳定段。
7.如权利要求1所述的间歇性单相接地故障识别方法,其特征在于,所述根据所述高频分量在多个连续的设定时间段对应的时段类型,获得接地结果,包括:
判断所述高频分量在多个连续的设定时间段内稳定段的数量是否大于不稳定段的数量;
若是,判断出所述接地结果为稳定性接地;
若否,判断出所述接地结果为间歇性单相接地。
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Title |
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基于谐波能量和波形畸变的配电网弧光接地故障辨识;韦明杰等;《电力系统自动化》;20190825;第43卷(第16期);第148-151页 * |
配电网间歇性电弧接地故障选线方法;张志霞等;《中国电力》;20130831;第46卷(第8期);108-112 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN112068028A (zh) | 2020-12-11 |
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