CN112557948A - 基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法 - Google Patents

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CN112557948A CN202011360924.4A CN202011360924A CN112557948A CN 112557948 A CN112557948 A CN 112557948A CN 202011360924 A CN202011360924 A CN 202011360924A CN 112557948 A CN112557948 A CN 112557948A
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冯志华
鄢峻雯
尤德柱
罗鲜林
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Abstract

本发明属于配电网线路故障识别技术领域，其公开了基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，包括以下步骤：S1：对单相接地故障进行分类；S2：提取单相接地故障的故障识别特征量；S3：依据步骤S2中的故障识别特征量，构建单相接地故障类型识别流程，以相应故障识别特征量的特征值作为故障判据，对不同类型的单相接地故障进行识别；S4：输出配电网中故障位置和故障时刻的诊断结果。本发明所构建的单相接地故障类型识别流程满足实际在线使用的要求，判断结果能够有效准确地识别配电网单相接地故障类型，有助于故障的快速处理，避免了现有技术中只依据某个故障特征量进行故障识别而发生故障误判的问题。

Description

基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法
技术领域
本发明属于配电网线路故障识别技术领域，更具体地，涉及基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法。
背景技术
随着大规模新能源并网，配电网的安全、稳定、可靠运行的重要性日益提高。由于配电网输电范围较广，线路错综复杂，容易发生短路故障。配电网发生的故障中，绝大多数为单相接地故障。其包括单相金属性接地故障、单相电弧性接地故障、高阻接地故障和间歇性电弧接地故障等类型。配电网故障快速准确识别有利于故障及时隔离并恢复非故障区域供电，对配电网安全可靠稳定运行有着重要意义。
统计显示，单相接地故障占小电流接地系统故障的70％以上，现基于故障稳态及暂态特征的故障选线与定位技术已取得了相对成熟的研究成果，相应的产品开发也已较为成熟，有些已投入实际应用。但在深入挖掘单相接地故障特征，有效识别不同单相接地故障类型，进而有助于故障的快速处理方面，目前的研究仍有欠缺。近年来，配电网接地故障特征提取及类型识别问题引起国内外的广泛关注，如中性点智能接地方式就依赖于对间歇性故障与永久性故障的识别，即根据中性点的电压是否持续越界来检测故障是瞬时性故障或永久性故障；利用高阻接地故障时产生的高次谐波、故障零序量的小波特征值作为高阻接地故障的判别依据；利用单相电弧接地故障相较于金属接地故障存在的持续暂态过程，提取高频信号切片图来识别单相电弧性故障；利用Hilbert-Huang transform(HHT)算法，提取零序电压的IMF分量，并采用支持向量机对单相接地故障进行分类等。以上所述目前绝大多数对故障类型识别的研究，主要集中在对故障相的识别，而对单相接地故障不同类型之间的识别较少，对不同类型单相接地故障之间的区分较为模糊，通常只采用某个故障特征量对故障进行识别，各类型故障的特征之间存在交叉重复，只依据某个故障特征量进行识别，可能会发生误判。中国专利申请，公开号为：CN111898446A公开了一种基于多算法归一化分析的单相接地故障研判方法，利用预先训练完成的深度学习模型对选定母线下选定时段的工况数据进行故障识别，确定是否发生故障；利用预先训练完成的决策树对确定发生故障的工况数据进行多工况类型辨别。该方法辅助调度人员对配电网单相接地进行快速定位，形成可操作结果，为提高调度人员故障处理效率、保障配电网运行稳定性提供基础。然而该方法在实际应用过程中，仍存在着故障判断不准确的问题。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中只采用某个故障特征量对故障进行识别时存在的故障误判的问题，提供基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，包括以下步骤：
S1：对单相接地故障进行分类；
S2：提取单相接地故障的故障识别特征量；
S3：依据步骤S2中的故障识别特征量，构建单相接地故障类型识别流程，以相应故障识别特征量的特征值作为故障判据，对不同类型的单相接地故障进行识别；
S4：输出配电网中故障位置和故障时刻的诊断结果。
优选地，所述步骤S1中，对单相接地故障按照接地故障持续性、接地点过渡电阻以及故障点燃弧性质进行分类，具体地：
基于接地故障持续性进行分类：从故障持续性的角度以及电弧的性质，单相接地故障分为间歇性电弧接地故障与永久性接地故障；
基于接地点过渡电阻进行分类：定义当过渡电阻大于500Ω时，认为发生了高阻接地故障，否则为低阻接地故障，低阻接地故障包括单相金属性接地故障与单相电弧性接地故障，单相接地故障分为高阻接地故障与低阻接地故障；
基于故障点燃弧性质进行分类：当故障点有电弧放电现象，电气量为非正弦波，则称为经电弧接地故障；当故障点不存在电弧放电现象，电气量呈稳定正弦波，则称为经电阻接地故障，单相接地故障分为经电弧接地故障与经电阻接地故障。
优选地，所述步骤S2具体为，通过小波多分辨率分析与数学形态学相结合，提取主变压器低压侧故障相电压的暂态脉冲信号，根据故障后的中性点电压偏移量，计算过渡电阻大小；提取配电网主变压器故障相电压，得到总谐波畸变率。
优选地，所述步骤S2包括基于接地故障持续性的故障识别特征量的提取：提取故障配电网主变压器低压侧的故障相电压波形，对其进行小波多分辨率分析，由奈奎斯特采样定理可得各分量所含的频带：
Figure BDA0002803958060000031
上式中，fs为信号采样频率；Aj(n)为低频分量；Dj(n)为高频分量；数学形态学对于电气信号有腐蚀和膨胀两种基本操作来进行消噪，用公式分别表示为：
Figure BDA0002803958060000032
上式中，Θ为腐蚀运算；⊕为膨胀运算；f(n)为定义F＝{0,1,…,N-1}的输入信号；g(n)为定义在G＝{0,1,…,M-1}上的结构元素，N≥M，对两种基本运算进行组合，得到开运算和闭运算：
Figure BDA0002803958060000033
上式中，
Figure BDA0002803958060000034
为开运算；·为闭运算；
一组单边的奇异信号Fco用开运算与闭运算的线性组合得到：
Fco＝(fog-fgg)/2 (4)
优选地，所述步骤S2还包括基于接地点过渡电阻的故障识别特征量的提取：以Rg表示故障点的过渡电阻，简化单相接地故障复合序网图，将零序阻抗Z0等效为各回出线对地零序电容的并联，即：
Figure BDA0002803958060000035
式中，Ci为每回出线的对地电容；
点N为系统中性点，中性点电压为：
Figure BDA0002803958060000041
式中，
Figure BDA0002803958060000042
为故障点虚拟电压源，
Figure BDA0002803958060000043
将式(5)带入式(6)得：
Figure BDA0002803958060000044
对式(7)进行变换得到估算的过渡电阻Rg；
Figure BDA0002803958060000045
优选地，所述步骤S2还包括基于故障点燃弧性质的故障识别特征量的提取：用总谐波畸变率THD描述波形的畸变程度判断故障点是否燃弧，其公式为：
Figure BDA0002803958060000046
式中，U1为基波电压的有效值；Uk为各高次谐波分量的有效值；N为谐波的最高次数。
在步骤S3中，单相接地故障类型识别流程的构建方法包括以下步骤：
s31：判断单相接地故障为间歇性电弧接地故障还是永久性接地故障，若为间歇性电弧接地故障，识别结束，若为永久性接地故障时则进入步骤s32；
s32：判断单相接地故障为单相高阻接地故障还是低阻接地故障，若为单相高阻接地故障，识别结束，若为低阻接地故障时则进入步骤s33；
s33：判断单相接地故障为单相电弧性接地故障还是单相低阻接地故障。
优选地，所述步骤s31为对基于接地故障持续性的单相接地故障进行识别：提取配电网主变压器低压侧故障相电压，进行小波多分辨率分析与数学形态学变换，得一组脉冲信号，记录其上升沿越过阈值Uset的次数count，若count≥2时，判断发生了间歇性电弧接地故障，识别结束，否则认为配电网发生永久性接地故障。
优选地，所述步骤s32为对基于接地点过渡电阻的单相接地故障进行识别：提取系统中性点电压，估算得到过渡电阻Rg，当Rg超过设定界限Rset时，判定配电网发生了单相高阻接地故障，识别结束，否则判断发生低阻接地故障。
优选地，所述步骤s33为对基于故障点燃弧性质的单相接地故障进行识别：提取故障相电压，并进行傅里叶变换得到总谐波畸变率THD，当THD>THDset时，判定故障点存在燃弧现象，即发生单相电弧性接地故障。否则认为故障点无燃弧现象，即发生单相低阻接地故障，其中THDset为设定的谐波畸变率。
与现有技术相比，有益效果是：本发明提供的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，所构建的单相接地故障类型识别流程满足实际在线使用的要求，判断结果能够有效准确地识别配电网单相接地故障类型，有助于故障的快速处理，避免了现有技术中只依据某个故障特征量进行故障识别而发生故障误判的问题。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是10kV中性点不接地配电网仿真系统；
图3是中性点不接地系统单相接地故障示意图。
图4是单相接地故障复合序网简化图。
图5是单相接地故障识别流程示意图。
图6是经电阻故障电压稳态阶段THD值。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1
如图1所示，基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，包括以下步骤：
S1：对单相接地故障进行分类；
S2：提取单相接地故障的故障识别特征量；
S3：依据步骤S2中的故障识别特征量，构建单相接地故障类型识别流程，以相应故障识别特征量的特征值作为故障判据，对不同类型的单相接地故障进行识别；
S4：输出配电网中故障位置和故障时刻的诊断结果。
其中，步骤S1中，对单相接地故障按照接地故障持续性、接地点过渡电阻以及故障点燃弧性质进行分类，具体地：基于接地故障持续性进行分类：从故障持续性的角度以及电弧的性质，单相接地故障分为间歇性电弧接地故障与永久性接地故障；基于接地点过渡电阻进行分类：定义当过渡电阻大于500Ω时，认为发生了高阻接地故障，否则为低阻接地故障，低阻接地故障包括单相金属性接地故障与单相电弧性接地故障，单相接地故障分为高阻接地故障与低阻接地故障；基于故障点燃弧性质进行分类：当故障点有电弧放电现象，电气量为非正弦波，则称为经电弧接地故障；当故障点不存在电弧放电现象，电气量呈稳定正弦波，则称为经电阻接地故障，单相接地故障分为经电弧接地故障与经电阻接地故障。如图2所示，使用10kV中性点不接地配电网仿真模型来验证本专利所提出的方法，系统有F1-F16共16个节点，L1-L6共6条出线，其中L1为架空线路，L4、L5、L6为电缆线路，L2、L3为架空线路和电缆线路混合线路。线路正/负/零序参数如表1所示。
表1配电网线路正/负/零序参数
Figure BDA0002803958060000071
配电网的单相接地故障包括单相低阻(金属性)接地故障、单相电弧性接地故障、高阻接地故障、间歇性电弧接地故障等类型。从故障持续性的角度，可将单相接地故障划分为永久性接地故障、间歇性接地故障以及瞬时性接地故障。故障持续性主要取决电弧的性质。电弧依据电流大小，分为自熄灭的电弧、间歇性燃烧和熄灭的电弧以及稳定燃烧的电弧。间歇性电弧接地故障为间歇性接地故障，其他故障为永久性接地故障，因此单相接地故障可分为间歇性电弧接地故障与永久性接地故障。
从过渡电阻大小的角度考虑，可以将单相接地故障划分为金属性接地、低阻接地以及高阻接地。过渡电阻为0的故障为金属性接地故障。而在高阻故障和低阻故障的过渡电阻阻值间，暂时没有明确的区分界限。从故障产生原因以及现有继电保护耐受过渡电阻能力两个方面，定义当过渡电阻达500Ω以上时，可以认为发生了高阻接地故障。单相电弧性接地故障虽然在电流过零期间呈高阻态，但其电流幅值很大，故总体上呈低阻态，仍属于低阻接地故障。因此低阻故障涵盖了单相金属性接地故障与单相电弧性接地故障。
最后依据故障点燃弧性质，区分单相低阻(金属性)接地故障与单相电弧性接地故障。当故障点具有电弧放电现象，电弧可以视为非线性变化的过渡电阻，电气量发生一定程度的畸变，导致其不再是正弦波，此时称为经电弧接地故障；当故障点不存在电弧放电现象，电气量不发生畸变，呈稳定正弦波，此时故障称为经电阻接地故障。
在图2所示配电网中，设置单相金属性接地故障、单相电弧性接地故障，以及电弧重燃次数不同的间歇性电弧接地故障三种故障类型。
其中，步骤S2具体为，通过小波多分辨率分析与数学形态学相结合，提取主变压器低压侧故障相电压的暂态脉冲信号，根据故障后的中性点电压偏移量，计算过渡电阻大小；提取配电网主变压器故障相电压，得到总谐波畸变率。
另外，步骤S2包括基于接地故障持续性的故障识别特征量的提取：永久性故障采用单相金属性接地故障与单相电弧性接地故障两种模型，间歇性故障采用间歇性电弧接地故障模型，对比间歇性故障与永久性故障的电压时频特性，提取上述三种故障配电网主变压器低压侧的故障相电压波形，对故障相电压进行小波多分辨率分析，将电压信号分解成不同频带的分量，由奈奎斯特采样定理可得各分量所含的频带：
Figure BDA0002803958060000081
上式中，fs为信号采样频率；Aj(n)为低频分量；Dj(n)为高频分量。
选取db5小波，对故障信号进行5层分解，得到高频分量D1、D2、D3、D4、D5以及低频分量A5。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，D1-D5频带会产生明显的突变。经过1个工频周期后，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，由于电弧存在非线性变化，在电弧电流过零时，D1-D3频带中都会重新产生新的幅值较小的暂态分量。当配电网发生间歇性电弧接地故障时，每次电弧重燃都将在D1-D5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。
基于上述分析，可以利用暂态分量超过确定阈值的次数来区分间歇性故障与永久性故障。但由于高频分量呈现快速振动特征，直接利用小波多分辨率结果判断存在较高难度，需要对信号进行基于数学形态学的消噪处理。其通过预先定义的结构元素，与原始图像进行移动匹配，以实现信号提取、保持细节和噪声抑制等目的。
对于电气信号这种一维离散信号，数学形态学对于电气信号有腐蚀和膨胀两种基本操作来进行消噪，用公式分别表示为：
Figure BDA0002803958060000082
上式中，Θ为腐蚀运算；⊕为膨胀运算；f(n)为定义F＝{0,1,…,N-1}的输入信号；g(n)为定义在G＝{0,1,…,M-1}上的结构元素，N≥M。
腐蚀运算可以消除波形边缘的小突起部分，使图像缩小，补集扩大；而膨胀运算可填充波形中的小孔，使图像更为光滑。对两种基本运算进行组合，得到开运算和闭运算：
Figure BDA0002803958060000091
上式中，
Figure BDA0002803958060000092
为开运算；·为闭运算。
开运算与闭运算分别能实现对信号正脉冲噪声与负脉冲噪声的抑制，利用开运算与闭运算的线性组合，可以得到一组单边的奇异信号Fco，定义其运算为
Fco＝(fog-fgg)/2 (4)
经过数学形态学处理后，信号原始的波形边界得以保留。故障的每次暂态过程均可以由脉冲波形来表示，由此脉冲波形可以简便地检测到电弧发生重燃的次数。为避免不同故障脉冲信号幅值存在差异，或误识别单相电弧性接地故障电弧零休期的脉冲分量，取故障发生时第一个脉冲信号的最大值Umax，并设定电弧重燃识别阈值Uset＝0.8Umax。
如图3所示，
Figure BDA0002803958060000093
分别为系统三相电源电势；N为系统中性点，正常运行时，中性点电压为0；系统母线上共有n回出线，每回出线的对地电容分别为C1、…、Cn。线路1的K处发生A相单相接地故障，Rg表示故障点的过渡电阻，Z1、Z2、Z0为正序、负序、零序等值阻抗，在系统中，正序、负序等值阻抗远小于零序阻抗，计算时可忽略不计，可得到单相接地故障复合序网简化图如图4所示。将零序阻抗Z0等效为各回出线对地零序电容的并联，即
Figure BDA0002803958060000094
式中，Ci为每回出线的对地电容；
点N为系统中性点，由分压原理可得中性点电压为：
Figure BDA0002803958060000095
式中，
Figure BDA0002803958060000101
为故障点虚拟电压源，
Figure BDA0002803958060000102
将式(5)带入式(6)得：
Figure BDA0002803958060000103
对式(7)进行变换得到估算的过渡电阻Rg；
Figure BDA0002803958060000104
由式(8)可知，发生单相接地故障时，过渡电阻Rg与系统中性点电压
Figure BDA0002803958060000105
相关，
Figure BDA0002803958060000106
越大，Rg越小；反之
Figure BDA0002803958060000107
越小，Rg越大。利用式(8)可估算出故障时的过渡电阻。根据实际需求设置高阻与低阻的界限Rset，通过与估算的过渡电阻Rg进行比较，可以识别故障为高阻故障或低阻故障。
在图2中的F2节点处设置过渡电阻大小不同的单相接地故障，配电网总对地电容约为15μF，根据式(8)估算Rg大小。
其中，步骤S2还包括基于故障点燃弧性质的故障识别特征量的提取：当故障点存在燃弧现象时，故障相电压将产生畸变。当不存在燃弧现象时，故障相电压在稳态阶段仍呈现正弦波，没有畸变的发生。因此可以通过故障相电压相较正弦波的偏离程度，识别故障点是否存在燃弧现象。用总谐波畸变率(THD)来描述波形的畸变程度，用总谐波畸变率描述波形的畸变程度判断故障点是否燃弧，其公式为：
Figure BDA0002803958060000108
式中，U1为基波电压的有效值；Uk为各高次谐波分量的有效值；N为谐波的最高次数。可取主变压器低压侧故障相电压，对故障稳态阶段进行快速傅里叶变换，得到电压信号的总谐波畸变率，并将其与设置的阈值THDset进行对比，以识别故障点是否存在燃弧现象。在故障发生瞬间的暂态过程中，为避免波形畸变对识别结果的影响，采用故障稳态阶段的波形进行识别。
对于不接地系统，暂态过程通常持续1-9ms；消弧线圈接地系统在低阻时暂态过程持续时间与不接地系统类似，在高阻接地情况下暂态过程持续时间较长，可达3-600ms。对于小电阻接地系统，其暂态过程持续时间比不接地系统短，几乎可以忽略不计。针对研究对象为低阻接地故障的情况，在故障发生后延迟0.1s，故障进入稳态阶段后再计算总谐波畸变率，可避免故障发生瞬间产生电弧对识别结果的影响。
为了确定区分电阻性接地故障与电弧性接地故障的THDset，在图2所示配电网中，设置不同故障位置、故障初始角、过渡电阻的单相低阻(金属性)接地故障，样本总数共288个，样本设置如表2所示。
表2经电阻接地故障样本
Figure BDA0002803958060000111
另外，如图5所示，在步骤S3中，单相接地故障类型识别流程的构建方法包括下列步骤：
配电网的单相接地故障识别流程如图5所示。系统处于实时监测状态，当检测到发生单相接地故障，进入故障类型识别流程。
第一层对基于接地故障持续性的单相接地故障进行识别，判断故障为间歇性电弧故障或永久性接地故障。提取配电网主变压器低压侧故障相电压，进行小波多分辨率分析，提取D3频带分量，进行式(4)数学形态学变换，得一组脉冲信号。由第一个脉冲信号的最大值，确定电弧重燃阈值Uset。记录其上升沿越过阈值Uset的次数count。当count≥2时，可以判断发生了间歇性电弧接地故障，识别结束。否则认为配电网发生永久性接地故障，并进入第二层故障类型识别流程。
第二层对基于接地点过渡电阻的单相接地故障进行识别，判断故障为高阻接地故障或低阻接地故障。提取系统中性点电压，由式(8)可估算得过渡电阻Rg，当Rg超过设定界限Rset时，判定配电网发生了单相高阻接地故障，识别结束。否则判断发生低阻接地故障，并进入第三层故障类型识别流程。
第三层对基于故障点燃弧性质的单相接地故障进行识别，提取配电网主变压器故障相电压，对故障稳态阶段进行快速傅里叶变换，由式(9)得THD，当THD>THDset时，判定故障点存在燃弧现象，即发生单相电弧性接地故障。否则认为故障点无燃弧现象，即发生单相低阻(金属性)接地故障。
其中，步骤S4中，输出配电网中故障位置和故障时刻的诊断结果：
步骤s41为基于接地故障持续性的单相接地故障的识别结果，其结果如表3所示
表3故障持续性识别结果
Figure BDA0002803958060000121
由表3可知，对于永久性接地故障，该算法能检测到其超阈值1次，即故障发生时产生的暂态分量。对于重燃次数为k的间歇性电弧接地故障，能识别到超阈值次数为k+1次，即故障发生时产生的暂态分量和每次电弧重燃时产生的暂态分量。结果表明，该方法可以准确区分间歇性接地故障与永久性接地故障。
步骤s42为基于接地点过渡电阻的单相接地故障的识别结果，其结果如表4所示：
表4过渡电阻Rg大小估算结果
Figure BDA0002803958060000131
由表4可知，当故障为金属性接地故障时，估算结果误差较大；当过渡电阻增大时，误差减小到10％以内，原因是计算时忽略了线路的正、负序阻抗。当过渡电阻很小时，线路正、负序阻抗对结果的影响较大；当过渡电阻远大于线路正负序阻抗时，便可忽略线路正、负序阻抗。由于以识别高阻故障与低阻故障为目的，过渡电阻较高时，误差大小在可以接受的范围，因此可以采用该方法来快速识别高阻故障与低阻故障。
步骤s43为基于故障点燃弧性质的单相接地故障的识别结果，故障类型设为单相低阻接地故障时，通过288个实验样本，确定经电阻接地故障的故障相电压稳态阶段的THD取值范围。取主变压器低压侧故障相的相电压，其故障稳态阶段的THD取值范围，如图6所示。
由图6可知，当故障经电阻接地，即故障点无燃弧现象时，主变压器低压侧故障相的相电压THD在0-1.5％的范围内，因此考虑设定THDset＝3％。
在配电网的F1-F16设置故障初相角为0-150°的单相电弧性接地故障，共取96个样本进行验证。96个样本稳态阶段的THD值均大于THDset，即可判定故障点存在燃弧现象，故障为经电弧接地故障。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对单相接地故障进行分类；
S2：提取单相接地故障的故障识别特征量；
S3：依据步骤S2中的故障识别特征量，构建单相接地故障类型识别流程，以相应故障识别特征量的特征值作为故障判据，对不同类型的单相接地故障进行识别；
S4：输出配电网中故障位置和故障时刻的诊断结果。
2.根据权利要求1所述的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，所述步骤S1中，对单相接地故障按照接地故障持续性、接地点过渡电阻以及故障点燃弧性质进行分类，具体地：
基于接地故障持续性进行分类：从故障持续性的角度以及电弧的性质，单相接地故障分为间歇性电弧接地故障与永久性接地故障；
基于接地点过渡电阻进行分类：定义当过渡电阻大于500Ω时，认为发生了高阻接地故障，否则为低阻接地故障，低阻接地故障包括单相金属性接地故障与单相电弧性接地故障，单相接地故障分为高阻接地故障与低阻接地故障；
基于故障点燃弧性质进行分类：当故障点有电弧放电现象，电气量为非正弦波，则称为经电弧接地故障；当故障点不存在电弧放电现象，电气量呈稳定正弦波，则称为经电阻接地故障，单相接地故障分为经电弧接地故障与经电阻接地故障。
3.根据权利要求2所述的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，所述步骤S2具体为，通过小波多分辨率分析与数学形态学相结合，提取主变压器低压侧故障相电压的暂态脉冲信号，根据故障后的中性点电压偏移量，计算过渡电阻大小；提取配电网主变压器故障相电压，得到总谐波畸变率。
4.根据权利要求3所述的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
基于接地故障持续性的故障识别特征量的提取：提取故障配电网主变压器低压侧的故障相电压波形，对其进行小波多分辨率分析，由奈奎斯特采样定理可得各分量所含的频带：
Figure FDA0002803958050000021
上式中，fs为信号采样频率；Aj(n)为低频分量；Dj(n)为高频分量；数学形态学对于电气信号有腐蚀和膨胀两种基本操作来进行消噪，用公式分别表示为：
Figure FDA0002803958050000022
上式中，Θ为腐蚀运算；
Figure FDA0002803958050000023
为膨胀运算；f(n)为定义F＝{0,1,…,N-1}的输入信号；g(n)为定义在G＝{0,1,…,M-1}上的结构元素，N≥M，对两种基本运算进行组合，得到开运算和闭运算：
Figure FDA0002803958050000024
上式中，
Figure FDA0002803958050000025
为开运算；·为闭运算；
一组单边的奇异信号Fco用开运算与闭运算的线性组合得到：
Fco＝(fog-fgg)/2 (4) 。
5.根据权利要求4所述的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
基于接地点过渡电阻的故障识别特征量的提取：以Rg表示故障点的过渡电阻，简化单相接地故障复合序网图，将零序阻抗Z0等效为各回出线对地零序电容的并联，即：
Figure FDA0002803958050000026
式中，Ci为每回出线的对地电容；
点N为系统中性点，中性点电压为：
Figure FDA0002803958050000027
式中，
Figure FDA0002803958050000031
为故障点虚拟电压源，
Figure FDA0002803958050000032
将式(5)带入式(6)得：
Figure FDA0002803958050000033
对式(7)进行变换得到估算的过渡电阻Rg；
Figure FDA0002803958050000034
。
6.根据权利要求5所述的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
基于故障点燃弧性质的故障识别特征量的提取：用总谐波畸变率THD描述波形的畸变程度判断故障点是否燃弧，其公式为：
Figure FDA0002803958050000035
式中，U1为基波电压的有效值；Uk为各高次谐波分量的有效值；N为谐波的最高次数。
7.根据权利要求6所述的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，在步骤S3中，单相接地故障类型识别流程的构建方法包括以下步骤：
s31：判断单相接地故障为间歇性电弧接地故障还是永久性接地故障，若为间歇性电弧接地故障，识别结束，若为永久性接地故障时则进入步骤s32；
s32：判断单相接地故障为单相高阻接地故障还是低阻接地故障，若为单相高阻接地故障，识别结束，若为低阻接地故障时则进入步骤s33；
s33：判断单相接地故障为单相电弧性接地故障还是单相低阻接地故障。
8.根据权利要求7所述的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，所述步骤s31为对基于接地故障持续性的单相接地故障进行识别：提取配电网主变压器低压侧故障相电压，进行小波多分辨率分析与数学形态学变换，得一组脉冲信号，记录其上升沿越过阈值Uset的次数count，若count≥2时，判断发生了间歇性电弧接地故障，识别结束，否则认为配电网发生永久性接地故障。
9.根据权利要求8所述的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，所述步骤s32为对基于接地点过渡电阻的单相接地故障进行识别：提取系统中性点电压，估算得到过渡电阻Rg，当Rg超过设定界限Rset时，判定配电网发生了单相高阻接地故障，识别结束，否则判断发生低阻接地故障。
10.根据权利要求9所述的基于故障多特征量提取的配电网单相接地故障识别方法，其特征在于，所述步骤s33为对基于故障点燃弧性质的单相接地故障进行识别：提取故障相电压，并进行傅里叶变换得到总谐波畸变率THD，当THD>THDset时，判定故障点存在燃弧现象，即发生单相电弧性接地故障，否则认为故障点无燃弧现象，即发生单相低阻接地故障，其中THDset为设定的谐波畸变率。
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