CN115542071A - 一种无信号区域数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配电网继电保护领域，尤其为一种无信号区域数据传输方法，包括如下步骤：S1.1：根据零序电流互感器采集无信号区域的零序电流数据信息；S1.2：构建基于暂态零序电流自适应信号分解技术的多重故障定位判据；S1.3：通过定位判据对无信号区域进行故障确认。本发明构建基于暂态零序电流自适应信号分解技术的多重故障定位判据，将故障暂态信息进行自适应分解及时频域分析，解决单一判据存在的定位盲区问题，提高故障定位准确率。

Description

一种无信号区域数据传输方法
技术领域
本发明涉及配电网继电保护领域，尤其是一种无信号区域数据传输方法。
背景技术
我国配电网广泛采用非有效接地方式，当系统发生各种故障时，有时故障电流很小，故障信号微弱，造成故障检测、选线、定位都很困难。线路发生故障后，三相电压可能依然对称，所以系统仍然可以运行一段时间，但是如果带故障长期运行，容易扩大故障，带来更大危害。可见，及时找到故障的位置，并及时处理，对提高供电可靠性、保证配电设备运行安全具有十分重要的意义。
在现有技术中，存在将数据量很大的波形数据传输至主站来确定故障区域的方法，但是当通信条件差，或者无信号区域的偏远地区电网系统，这种波形比较方法则无法适用。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种无信号区域数据传输方法，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
提供一种无信号区域数据传输方法，包括如下步骤：
S1.1：根据零序电流互感器采集无信号区域的零序电流数据信息；
S1.2：构建基于暂态零序电流自适应信号分解技术的多重故障定位判据；
S1.3：通过定位判据对无信号区域进行故障确认。
作为本发明的一种优选技术方案：所述S1.2中，对信号进行自适应分解及时频域分析，并在时域内建立暂态零序电流的极值综合系数判据，在频域内建立暂态信号分量相位关系判据。
作为本发明的一种优选技术方案：所述在频域内建立暂态信号分量相位关系判据过程中，通过快速傅里叶变换获取线路零模电流分量与线路零模电压分量，并通过将线路零模电流分量与线路零模电压分量相比较实现对故障的定位。
作为本发明的一种优选技术方案：通过快速傅里叶变换对产生的非周期性离散时间信号进行频谱分析：
Figure BDA0003811718550000011
其中，x1(n)为偶数序列，x2(n)为奇数序列；
根据快速傅里叶变换后得到的实部与虚部得到：
Figure BDA0003811718550000021
Figure BDA0003811718550000022
其中，U0d和
Figure BDA0003811718550000023
分别为线路零模电压分量的极值和相位角，I0d和
Figure BDA0003811718550000024
分别为线路零模电流分量的极值和相位角。
作为本发明的一种优选技术方案：所述暂态零序电流的极值综合系数判据构建步骤如下：
S2.1：检测点获取a个周期内故障暂态零序电流数据并进行滤波处理，得到暂态数据，根据暂态数据的极值，生成检测点暂态零序电流极值序列；
S2.2：根据极值序列数据，计算故障序列上各区段两端检测点的暂态零序电流极值积分系数和极值综合差异系数；
S2.3：根据计算得到的各区段暂态零序电流极值积分系数和极值综合差异系数进行定位。
作为本发明的一种优选技术方案：各时段暂态零序电流极值计算公式为：
Figure BDA0003811718550000025
式中：I0(m)为第m个时间段内的暂态零序电流极值，n为第m个时间段内暂态零序电流的数据采样点数，i0t为暂态零序电流，其中m＝1,2,3,……,n。
作为本发明的一种优选技术方案：所述极值积分系数的计算公式为：
Figure BDA0003811718550000026
上式中，E(I1,Ib)为极值积分系数，I0b(k)、I0(b-1)(k)为两个相邻检测点的故障暂态零序电流极值分布序列。
作为本发明的一种优选技术方案：极值积分差异系数计算公式如下：
σ＝Emax-Emin
式中，σ为极值积分差异系数，Emax为故障线路各区段极值积分系数最大值，Emin为故障线路各区段极值积分系数最小值。
作为本发明的一种优选技术方案：当暂态信号分量存在时，则自适应地利用线路零模电流分量与线路零模电压分量相位关系进行故障线路监测，否则自适应地利用暂态零序电流的极值综合系数判据进行故障线路监测。
作为本发明的一种优选技术方案：所述S1.3中，通过判据进行故障定位，当采用暂态零序电流的极值综合系数作为判据时，设定阈值σset，当暂态零序电流极值综合差异系数σ小于设定阈值σset时，判定为该线路末端发生故障；当暂态零序电流极值综合差异相关系数大于设定阈值σset时，选出暂态零序电流极值积分系数最大值对应的区段为故障区段；当采用暂态信号分量相位关系作为判据时，根据相位进行判定，当相位滞后即为故障线路。
本发明提供的无信号区域数据传输方法，与现有技术相比，其有益效果有：
本发明构建基于暂态零序电流自适应信号分解技术的多重故障定位判据，将故障暂态信息进行自适应分解及时频域分析，解决单一判据存在的定位盲区问题，提高故障定位准确率。
附图说明
图1为本发明优选实施例的方法流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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做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。
参照图1，本发明优选实施例提供了一种无信号区域数据传输方法，包括如下步骤：
S1.1：根据零序电流互感器采集无信号区域的零序电流数据信息；
S1.2：构建基于暂态零序电流自适应信号分解技术的多重故障定位判据；
S1.3：通过定位判据对无信号区域进行故障确认。
所述S1.2中，对信号进行自适应分解及时频域分析，并在时域内建立暂态零序电流的极值综合系数判据，在频域内建立暂态信号分量相位关系判据。
所述在频域内建立暂态信号分量相位关系判据过程中，通过快速傅里叶变换获取线路零模电流分量与线路零模电压分量，并通过将线路零模电流分量与线路零模电压分量相比较实现对故障的定位。
通过快速傅里叶变换对产生的非周期性离散时间信号进行频谱分析：
Figure BDA0003811718550000031
其中，x1(n)为偶数序列，x2(n)为奇数序列；
根据快速傅里叶变换后得到的实部与虚部得到：
Figure BDA0003811718550000041
Figure BDA0003811718550000042
其中，U0d和
Figure BDA0003811718550000043
分别为线路零模电压分量的极值和相位角，I0d和
Figure BDA0003811718550000044
分别为线路零模电流分量的极值和相位角。
所述暂态零序电流的极值综合系数判据构建步骤如下：
S2.1：检测点获取a个周期内故障暂态零序电流数据并进行滤波处理，得到暂态数据，根据暂态数据的极值，生成检测点暂态零序电流极值序列；
S2.2：根据极值序列数据，计算故障序列上各区段两端检测点的暂态零序电流极值积分系数和极值综合差异系数；
S2.3：根据计算得到的各区段暂态零序电流极值积分系数和极值综合差异系数进行定位。
各时段暂态零序电流极值计算公式为：
Figure BDA0003811718550000045
式中：I0(m)为第m个时间段内的暂态零序电流极值，n为第m个时间段内暂态零序电流的数据采样点数，i0t为暂态零序电流，其中m＝1,2,3,……,n。
所述极值积分系数的计算公式为：
Figure BDA0003811718550000046
上式中，E(I1,Ib)为极值积分系数，I0b(k)、I0(b-1)(k)为两个相邻检测点的故障暂态零序电流极值分布序列。
极值积分差异系数计算公式如下：
σ＝Emax-Emin
式中，σ为极值积分差异系数，Emax为故障线路各区段极值积分系数最大值，Emin为故障线路各区段极值积分系数最小值。
当暂态信号分量存在时，则自适应地利用线路零模电流分量与线路零模电压分量相位关系进行故障线路监测，否则自适应地利用暂态零序电流的极值综合系数判据进行故障线路监测。
所述S1.3中，通过判据进行故障定位，当采用暂态零序电流的极值综合系数作为判据时，设定阈值σset，当暂态零序电流极值综合差异系数σ小于设定阈值σset时，判定为该线路末端发生故障；当暂态零序电流极值综合差异相关系数大于设定阈值σset时，选出暂态零序电流极值积分系数最大值对应的区段为故障区段；当采用暂态信号分量相位关系作为判据时，根据相位进行判定，当相位滞后即为故障线路。
本实施例中，首先根据零序电流互感器采集无信号区域零序电流数据信息；再对信号进行自适应分解及时频域分析：在时域内建立暂态零序电流的极值综合系数判据，在频域内建立暂态信号分量相位关系判据。
所述在频域内建立暂态信号分量相位关系判据过程中，通过快速傅里叶变换获取线路零模电流分量与线路零模电压分量，并通过将线路零模电流分量与线路零模电压分量相比较实现对故障的定位。
通过快速傅里叶变换对产生的非周期性离散时间信号进行频谱分析：
Figure BDA0003811718550000051
其中，x1(n)为偶数序列，x2(n)为奇数序列；
根据快速傅里叶变换后得到的实部与虚部得到：
Figure BDA0003811718550000052
Figure BDA0003811718550000053
其中，U0d和
Figure BDA0003811718550000054
分别为线路零模电压分量的极值和相位角，I0d和
Figure BDA0003811718550000055
分别为线路零模电流分量的极值和相位角。
根据如下步骤构建暂态零序电流的极值综合系数判据：
S2.1：检测点获取两个周期内故障暂态零序电流数据并进行滤波处理，得到暂态数据，根据暂态数据的极值，生成检测点暂态零序电流极值序列；
S2.2：根据极值序列数据，计算故障序列上8个区段两端检测点的暂态零序电流极值积分系数和极值综合差异系数；
S2.3：根据计算得到的各区段暂态零序电流极值积分系数和极值综合差异系数进行定位。
得到各时段暂态零序电流极值计算公式为：
Figure BDA0003811718550000061
式中：I0(m)为第m个时间段内的暂态零序电流极值，n为第m个时间段内暂态零序电流的数据采样点数，i0t为暂态零序电流，其中m＝1,2,3,……,8。
所述极值积分系数的计算公式为：
Figure BDA0003811718550000062
上式中，E(I1,Ib)为极值积分系数，I0b(k)、I0(b-1)(k)为两个相邻检测点的故障暂态零序电流极值分布序列。
极值积分差异系数计算公式如下：
σ＝Emax-Emin
式中，σ为极值积分差异系数，Emax为故障线路各区段极值积分系数最大值，Emin为故障线路各区段极值积分系数最小值。
当暂态信号分量存在时，则自适应地利用线路零模电流分量与线路零模电压分量相位关系进行故障线路监测，否则自适应地利用暂态零序电流的极值综合系数判据进行故障线路监测。
所述S1.3中，通过判据进行故障定位，当采用暂态零序电流的极值综合系数作为判据时，设定阈值σset，当暂态零序电流极值综合差异系数σ小于设定阈值σset时，判定为该线路末端发生故障；当暂态零序电流极值综合差异相关系数大于设定阈值σset时，选出暂态零序电流极值积分系数最大值对应的区段为故障区段；当采用暂态信号分量相位关系作为判据时，根据相位进行判定，当相位滞后即为故障线路。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种无信号区域数据传输方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.1：根据零序电流互感器采集无信号区域的零序电流数据信息；
S1.2：构建基于暂态零序电流自适应信号分解技术的多重故障定位判据；
S1.3：通过定位判据对无信号区域进行故障确认。
2.根据权利要求1所述的无信号区域数据传输方法，其特征在于：所述S1.2中，对信号进行自适应分解及时频域分析，并在时域内建立暂态零序电流的极值综合系数判据，在频域内建立暂态信号分量相位关系判据。
3.根据权利要求2所述的无信号区域数据传输方法，其特征在于：所述在频域内建立暂态信号分量相位关系判据过程中，通过快速傅里叶变换获取线路零模电流分量与线路零模电压分量，并通过将线路零模电流分量与线路零模电压分量相比较实现对故障的定位。
4.根据权利要求3所述的无信号区域数据传输方法，其特征在于：通过快速傅里叶变换对产生的非周期性离散时间信号进行频谱分析：
Figure FDA0003811718540000011
其中，x1(n)为偶数序列，x2(n)为奇数序列；
根据快速傅里叶变换后得到的实部与虚部得到：
Figure FDA0003811718540000012
Figure FDA0003811718540000013
其中，u0d和
Figure FDA0003811718540000014
分别为线路零模电压分量的极值和相位角，I0d和
Figure FDA0003811718540000015
分别为线路零模电流分量的极值和相位角。
5.根据权利要求2所述的无信号区域数据传输方法，其特征在于：所述暂态零序电流的极值综合系数判据构建步骤如下：
S2.1：检测点获取a个周期内故障暂态零序电流数据，根据暂态零序电流数据的极值，生成检测点暂态零序电流极值序列；
S2.2：根据极值序列数据，计算故障序列上各区段两端检测点的暂态零序电流极值积分系数和极值综合差异系数；
S2.3：根据计算得到的各区段暂态零序电流极值积分系数和极值综合差异系数进行定位。
6.根据权利要求5所述的无信号区域数据传输方法，其特征在于：各时段暂态零序电流极值计算公式为：
Figure FDA0003811718540000021
式中：I0(m)为第m个时间段内的暂态零序电流极值，n为第m个时间段内暂态零序电流的数据采样点数，i0t为暂态零序电流，其中m＝1,2,3,……,n。
7.根据权利要求5所述的无信号区域数据传输方法，其特征在于：所述极值积分系数的计算公式为：
Figure FDA0003811718540000022
上式中，E(I1,Ib)为极值积分系数，I0b(k)、I0(b-1)(k)为两个相邻检测点的故障暂态零序电流极值分布序列。
8.根据权利要求7所述的无信号区域数据传输方法，其特征在于：极值积分差异系数计算公式如下：
σ＝Emax-Emin
式中，σ为极值积分差异系数，Emax为故障线路各区段极值积分系数最大值，Emin为故障线路各区段极值积分系数最小值。
9.根据权利要求2所述的无信号区域数据传输方法，其特征在于：当暂态信号分量存在时，则自适应地利用线路零模电流分量与线路零模电压分量相位关系进行故障线路监测，否则自适应地利用暂态零序电流的极值综合系数判据进行故障线路监测。
10.根据权利要求1所述的无信号区域数据传输方法，其特征在于：所述S1.3中，通过判据进行故障定位，当采用暂态零序电流的极值综合系数作为判据时，设定阈值σset，当暂态零序电流极值综合差异系数σ小于设定阈值σset时，判定为该线路末端发生故障；当暂态零序电流极值综合差异相关系数大于设定阈值σset时，选出暂态零序电流极值积分系数最大值对应的区段为故障区段；当采用暂态信号分量相位关系作为判据时，根据相位进行判定，当相位滞后即为故障线路。
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