CN116148599B - 基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法及装置，其中，所述方法包括：提取母线零序电流半周期的采样数据；计算所述采样数据的峭度系数，并根据所述峭度系数判断配电网的故障状态；在判定为高阻接地故障后，计算不同出线零序电流半周期与全周期偏度系数，并根据计算的结果进行高阻故障的选线，以实现对配电网的线路保护。本发明在判定为高阻故障后，从而能求取不同出线零序电流半周期与全周期偏度系数来进行高阻故障的选线。

Description

基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法及装置

技术领域

本发明属于配电网故障检测技术领域，特别涉及基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法及装置。

背景技术

由于配电网周围运行环境复杂，影响因素多，常发生经非理想导体如树枝、沙地、水塘等接地的单相高阻接地故障，此类故障若不及时处理，很可能导致相间故障或短路故障，不利于电力系统的安全稳定运行，严重时还会对人身安全造成威胁。因此，当发生高阻接地故障时，应及时辨识并进行切除故障线路或区段等相应处理。然而，高阻接地故障由于接地过渡电阻大，故障电流小，故障点不稳定，相比于低阻接地故障，它的检测更加困难。尤其是在谐振接地系统中，高阻接地故障的准确检测一直是困扰电力工作者的一大难题。

基于上述问题，需要提供基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法及装置，以解决上述技术问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，所述方法包括：

提取母线零序电流半周期的采样数据；

计算所述采样数据的峭度系数，并根据所述峭度系数判断配电网的故障状态；

在判定为高阻接地故障后，计算不同出线零序电流半周期与全周期偏度系数，并根据计算的结果进行高阻故障的选线，以实现对配电网的线路保护。

进一步地，提取母线零序电流半周期的采样数据，包括：

建立高阻抗模型；

根据所述高阻抗模型，提取母线零序电流半周期的采样数据。

进一步地，所述高阻抗模型的结构包括电阻Rn、电阻Rp、直流电压源V _p、直流电压源V _n以及两个二极管，其中，

电阻Rn、其中一个二极管以及直流电压源V _p依次串联后的整体，与电阻Rp、另一个二极管以及直流电压源V _n依次串联后的整体并联。

进一步地，所述峭度系数的确定方法包括：

根据信号标准偏差、每工频采样点数N、采样零序电流序列以及采样电流的均值，计算所述峭度系数。

进一步地，所述峭度系数通过如下公式确定：

其中，K为峭度系数的离散四阶中心矩，n为数据组总点数；为信号标准偏差，N为每工频采样点数；q为总的出线中的某条出线；/>为采样周期计数值，Z为采样周期计数总值，为采样零序电流序列，T为周期，/>为零序电流，/>为采样电流的均值；

其中，通过如下公式确定：

。

进一步地，峭度系数的离散四阶中心矩K通过如下公式确定：

；

其中，信号标准偏差通过如下公式确定：

其中，为采样信号点的取值；/>为信号均值。

进一步地，通过如下公式确定：

。

进一步地，所述方法还包括：

利用零序电流峭度方差的平均值P作为高阻接地故障的识别特征值。

进一步地，零序电流峭度方差的平均值P通过如下公式确定：

。

进一步地，通过如下公式确定：

其中，k=。

进一步地，通过如下公式确定：

。

进一步地，所述偏度系数的确定方法包括：

根据信号标准偏差、每工频采样点数N、采样零序电流序列以及采样电流的均值，计算所述峭度系数。

进一步地，所述偏度系数通过如下公式确定：

其中，S为偏度系数的离散三阶中心矩。

进一步地，所述偏度系数的离散三阶中心矩S通过如下公式确定：

其中，为采样信号点的取值；/>为信号均值。

本发明还提供一种基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护装置，其中，所述装置包括：

提取模块，用于提取母线零序电流半周期的采样数据；

判断模块，用于计算所述采样数据的峭度系数，并根据所述峭度系数判断配电网的故障状态；

计算模块，用于在判定为高阻接地故障后，计算不同出线零序电流半周期与全周期偏度系，并根据计算的结果进行高阻故障的选线。

进一步地，提取母线零序电流半周期的采样数据，包括：

建立高阻抗模型；

根据所述高阻抗模型，提取母线零序电流半周期的采样数据。

进一步地，所述峭度系数的确定方法包括：

根据信号标准偏差、每工频采样点数N、采样零序电流序列以及采样电流的均值，计算所述峭度系数。

进一步地，峭度系数通过如下公式确定：

其中，K为峭度系数的离散四阶中心矩，n为数据组总点数；为信号标准偏差，N为每工频采样点数；q为总的出线中的某条出线；/>为采样周期计数值，Z为采样周期计数总值，为采样零序电流序列，T为周期，/>为零序电流，/>为采样电流的均值；

其中，通过如下公式确定：

。

本发明还提供基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护设备，其中，所述设备包括：

处理器和用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序的存储器，

其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述方法的步骤。

本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明提供了基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法及装置，通过提取母线零序电流半周期的采样数据，计算其峭度系数来区分高阻接地故障与低阻接地故障；判定为高阻故障后，从而能求取不同出线零序电流半周期与全周期偏度系数来进行高阻故障的选线。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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示出了根据本发明实施例的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法的流程图。

图2示出了根据本发明实施例的典型的高阻故障零序电流波形图。

图3示出了根据本发明实施例的高阻模型图。

图4示出了根据本发明实施例的典型的低阻故障零序电流波形图。

图5示出了根据本发明实施例的基于峭度系数和偏度系数的高阻故障诊断决策过程的流程图。

图6示出了根据本发明实施例的配电系统中的谐振接地系统仿真模型图。

图7示出了根据本发明实施例的低阻故障较典型的峭度方差均值随电源初相位分布图。

图8示出了根据本发明实施例的基于线路的零序电流计算出的峭度分布图。

图9示出了根据本发明实施例的全周期偏度值的示意图。

图10示出了根据本发明实施例的半周期偏度值显示图。

图11示出了根据本发明实施例的线路L2在0.04s时发生单相低阻故障，接地电阻为100，得到零序电流峭度的示意图。

图12示出了根据本发明实施例的零序电流每半个周期的峭度值的显示图。

图13示出了根据本发明实施例的基于线路的零序电流计算出的全周期偏度的示意图。

图14示出了根据本发明实施例的基于线路的零序电流计算出的半周期偏度的示意图。

图15示出了根据本发明实施例的线路L ₂发生高阻故障和低阻故障时，零序电流信号中加入信噪比为30db与20db的白噪声后得到的峭度变化曲线图。

图16示出了根据本发明实施例的谐振接地系统选取某10kV变电站某一出线为例，示出的接线图。

图17示出了根据本发明实施例的L ₂支路发生单相高阻故障时，三条支路的零序电流的分布情况图。

图18示出了根据本发明实施例的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护装置结构图。

图19示出了根据本发明实施例的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护设备的结构示意图。

图20示出了根据本发明实施例的一种计算机存储介质的结构示意图图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。

本发明提供了基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，所述方法包括：

提取母线零序电流半周期的采样数据；

计算所述采样数据的峭度系数，并根据所述峭度系数判断配电网的故障状态，其中所述故障状态包括属于高阻接地故障（以下简称为高阻故障）以及低阻接地故障（以下简称为低阻故障）；

在判定为高阻故障后，计算不同出线零序电流半周期与全周期偏度系数，并根据计算的结果进行高阻故障的选线。

下面对本发明进行一个详细的描述。

在本发明的一些实施例中，对高阻故障决策分析如下：

其中，高阻故障特点如下：

配电网发生高阻故障时，会伴随有电弧出现，且由于接地介质的非线性，过渡电阻会随着电弧的燃烧而变化，使得故障电流的特征丰富，典型的高阻故障电流波形如图2所示（图2中，横坐标表示时间t/s，纵坐标表示电流i ₀/A），其特征主要有以下几点：

（1）非线性：由于故障电阻的非线性，电压-电流伏安特性曲线不是一条直线；

（2）不对称性：故障电流正负半个周期的波形峰值不同，是非对称的；

（3）间歇性：由于电弧的不稳定燃烧和接地介质的非线性，故障电流在过零点处会出现短暂的中断；

（4）故障电流微弱：由于高阻故障的过渡电阻很大，使得故障电流的幅值很小，常规保护难以动作。

在本发明的一些实施例中，提取母线零序电流半周期的采样数据，包括：

建立高阻抗模型；

根据所述高阻抗模型，提取母线零序电流半周期的采样数据。

由于配电网运行情况复杂多变，高阻故障的发生受很多随机因素影响，因此要实现对高阻故障的检测，首先要建立准确的高阻抗模型，本发明采用的高阻抗模型是在沙地上进行电弧故障试验的基础上建立的，其模型简单、参数易调节，仿真波形具有明显的高阻故障特征，模型结构如图3所示。该模型包含两个反向并联的直流电压源V _p和V _n，用来模拟故障电流的不对称性和间歇性，当相电压大于V _p时，故障电流流向大地，当相电压小于-V _n时，故障电流反向流动，当相电压介于两者之间时，没有电流流过。此外，为了模拟非线性电阻，两个直流电压源分别串联了两个大小不等的电阻，从而产生幅值大小不等的故障电流。

下面根据图3对高阻模型的结构进行具体描述：

所述高阻抗模型的结构包括电阻Rn、电阻Rp、直流电压源V _p、直流电压源V _n以及两个二极管，其中，

所述电阻Rn的一端连接在其中一个二极管的阴极；

所述电阻Rp的一端连接在另一个二极管的阳极；

所述电阻Rn的另一端与电阻Rp的另一端连接；

所述直流电压源V _n的负极与所述其中一个二极管的阳极连接；

所述直流电压源V _p的正极与所述另一个二极管的阴极连接；

所述直流电压源V _n的正极与直流电压源V _p的负极连接。

在本发明的一些实施例中，对峭度系数的决策方法分析如下：

峭度系数是反应随机变量分布特性的数值统计量（下文简写为峭度），该参数对信号的冲击部分特别敏感，可以检测波形信号的高频尖刺部分，不受信号绝对大小水平的影响，其中，峭度的离散四阶中心矩K的公式为：

（1）

式中：n为数据组总点数；x _i 为采样信号点的取值；为信号均值；/>为信号标准偏差，其计算式如式（2）所示：

（2）

当谐振接地系统中发生低阻故障时，典型低阻故障零序电流波形如图4所示，信号中含有工频分量和衰减直流分量，但直流分量在一个周期内衰减较小，故零序电流波形依然近似为正弦波，其在一个周期内的正负半个周期波形对称，采样值x _i 取绝对值后的波形周期为1/2个工频周期，任意半周期数据和全周期数据的峭度接近。因此，当发生低阻故障后多个周期范围内，每半个工频周期取采样点计算信号的峭度，其大小基本不变。

而当发生高阻故障时，由于过渡电阻非线性变化，故障零序电流波形在正负半周不对称，因此每取半周期零序电流计算峭度时，得到的峭度都不一样，其值呈波动性变化。

将上述的分析公式化，且为了避免异常数据的影响，当所有线路暂态过程结束后，对零序电流波形采样，N为每工频采样点数；q为总的出线中的某条出线，其中，总的出线的数目为m；为采样周期计数值（/>，第一个开始计算周期计数为0），/>为采样周期计数总值；i(n)为采样零序电流序列，/>为采样电流的均值，峭度确定方式如下：

根据信号标准偏差、每工频采样点数N、采样零序电流序列以及采样电流的均值，计算所述峭度系数，其中，峭度计算表达式如下：

其中，峭度通过如公式（3）确定。

（3）

式中：通过如下公式确定：

式中：通过如下公式确定：

。

根据上述分析，高阻故障零序电流半周期峭度会呈波动性变化，低阻故障峭度值却基本不变，两者波动方差存在显著差异。因此，利用零序电流峭度方差的平均值P作为高阻故障的识别特征值，计算过程如公式（4）、（5）所示，该特征量阈值（高阻故障的识别特征值）于下文仿真过程中整定，先记为P _set。

（4）

（5）

其中，k=，式中，/>通过如下公式确定：

。

在本发明的一些实施例中，对偏度系数决策方法的分析如下：

偏度系数是描述数据总体取值分布对称性的统计量（下文简写为偏度），若数据分布形态与正态分布的倾斜程度相同，则偏度为0；若数据分布与正态分布相比为右偏，则偏度大于0；若数据分布形态与正态分布相比为左偏，则偏度小于0，偏度的离散三阶中心矩S表示的公式为：

（6）

式中参数与公式（1）一致，在此不做赘述。

配电网发生高阻故障后，健全线路零序电流信号接近正弦波，取绝对值后偏度系数左偏，数值约为-0.5。且波形取绝对值后1/2工频周期波形近乎相同，易知其半周期与全周期偏度系数相近。而故障线路零序电流波形在过零点附近有畸变，其采样值取绝对值后概率分布不对称，分布右偏，计算其全周期和半周期的偏度值均大于0。

所述偏度系数的确定方法包括：

根据信号标准偏差、每工频采样点数N、采样零序电流序列以及采样电流的均值，计算所述峭度系数。

其中，偏度通过如下公式确定：

（7）

式中参数与公式（3）一致，在此不做赘述。

在本发明的一些实施例中，故障诊断决策过程如下：

按照上述分析，基于峭度系数和偏度系数的高阻故障诊断决策过程如图5所示，即本发明所提的根据所述峭度系数判断配电网属于高阻故障或低阻故障；以及在判定为高阻故障后，计算不同出线零序电流半周期与全周期偏度系数，并根据计算的结果进行高阻故障的选线，包括：

步骤一：采样记录母线零序电压U ₀，若其有效值超过相电压U_m的0.15倍，且原有测试系统的零序电压保护未动作，则测试系统疑似（发生）高阻故障，否则返回。

步骤二：设置各条馈线零序电流i _0q 采样频率，为10kHz。采样得到每条线路上的零序电流i ₀,具体的，采样记录20个工频周期的各线路的零序电流i _0q ，并取零序电流的半周期采样数据，以式（3）计算每条线路零序电流的峭度值。

步骤三：利用公式（4）分别求出每条线路的峭度方差，然后利用公式（5）求出其总的平均值P，并判断零序电流半周期峭度方差均值P是否大于P _set，若P值大于P _set，则进入步骤四，判定为高阻故障；否则，判定为普通故障，返回步骤一。

步骤四：取零序电流一周期采样数据200点，以式（7）计算每条线路零序电流全周期偏度值S _0q (j)，再取半周期数据即100采样点，计算半周期偏度值M _0q (j)。

步骤五：然后分别计算出偏度值稳定后每条线路的全周期偏度平均值p _0q 和半周期偏度平均值q _0q ，其计算式如下：

（8）

（9）

步骤六：若存在某条线路的全周期和半周期偏度都为正，即若存在一条线路q的全周期偏度平均值p _0q 和半周期偏度偏度平均值q _0q 都即大于0，判定该条线路（第q条线路）为故障线路（即高阻故障线路）；否则，判定为母线故障。

在本发明的一些实施例中，对谐振接地系统单相接地故障进行仿真分析

其中，仿真模型为图6所示的配电系统中的谐振接地系统仿真模型，是利用MATLAB/Simulink仿真软件进行谐振接地系统高阻故障诊断的仿真验证。该110kV/10kV配电系统（该配电系统通过开关S和电感L接地）包含2条架空线路（出线L ₁、L ₂，示例性的L ₁的线路长度为7KM，L ₂的线路长度为8KM），2条电缆线路（出线L ₃、L ₄，示例性的L ₁的线路长度为9KM，L ₂的线路长度为10KM），线路参数如表1：

表1 线路参数

开关S闭合，消弧线圈过补偿10%，负荷有功功率统一为1MW，功率因数为0.89，其模型为三相对称性负荷，系统采样频率设为10kHz，故障发生后，通过采样记录各馈线零序电流。

在本发明的一些实施例中，峭度系数阈值设定如下：

一般来说，单相短路的过渡电阻小于1kΩ被视为低阻故障，同时考虑到中压配电网配置的零序电压保护，其传统保护的临界故障电阻极限约为100Ω，故本发明考虑的低阻范围为100Ω-1000Ω。接着，选取不同类型线路与不同短路位置进行峭度方差均值的计算，具体结果如表2所示。

表2 低阻故障峭度方差的平均值

根据表2可知，电缆线路的峭度方差均值明显小于架空线路，并且在架空线路中，3km位置短路的峭度方差均值量级较高。在架空线3km附近范围，改变不同电源初相位，做上百组仿真实验，图7中(a)～(d)分别展示仿真数据中不同阻值的低阻故障较典型的峭度方差均值随电源初相位（分别有0°、30°、60°、90°）分布。由图可知，在100Ω附近发生低阻故障的峭度方差均值较大，且峭度方差均值随阻值增加而波动下降。综合上述数据，考虑到现场线路参数变化与杂波干扰，留出一定整定裕度，将阈值设为1e-4，若零序电流峭度方差大于阈值，则判定为高阻故障；反之，则判断为低阻故障。

在本发明的一些实施例中，决策方法的仿真验证如下：

利用图6谐振接地系统的仿真模型，模型参数设置为R _p=1500，R _n=1000/>，V _p=2000V，V _n=1500V。当0.04s时馈线L ₂在距离母线2km处发生单相高阻故障，故障合闸角为0⁰，基于线路的零序电流计算出的峭度分布如图8所示。可见故障发生约一个周期后，峭度突然激增，然后下降到一个值附近上下波动，先求出所有线路峭度稳定后的方差大小，然后再计算出平均值为P=0.0028，用上述判据可识别出为高阻故障。

根据所有线路的零序电流大小，计算出20个工频周期的全周期偏度值如图9所示，半周期偏度值如图10所示。从图10中可以看出，在故障发生三个周期后，线路L ₂的全周期偏度K ₀₂稳定在0.35左右，半周期偏度M ₀₂在0.3左右浮动，而其余线路的全周期和半周期偏度均小于0，可准确判断出第二条线路为故障线路。

不改变线路参数和故障位置，线路L ₂在0.04s时发生单相低阻故障，接地电阻为100，得到零序电流峭度如图11所示。所有线路的峭度在经历故障三个周期后保持稳定，通过计算，其峭度为1.9e^-8，远小于设定阈值1e^-4，可非常明显的判断出故障类型为低阻故障。通过上述仿真实验验证，设定的峭度方差阈值能明显的区分出单相低阻故障和高阻故障。

为使线路零序电流更接近真实情况，现改变个别线路类型、线路长度并设置故障线路为L ₁进行仿真，得到零序电流每半个周期的峭度值如图12所示，计算其线路峭度方差均值为0.0025，仍可正确判断出线路发生高阻故障。

基于线路的零序电流计算出的全周期偏度如图13所示，半周期偏度如图14所示，按照式（8）和式（9）计算出全周期偏度平均值p _0q分别为0.3077，-0.4509，-0.4511，-0.4511，半周期偏度平均值q _0q 为0.1927，-0.4364，-0.4365，-0.4365。可见，馈线L ₁的偏度值大于0，其余馈线均小于0，第一条线路为故障线路，判断正确。

在本发明的一些实施例中，可靠性验证如下：

为进一步验证所提方法的可靠性，表3给出了在随机故障线路、过渡电阻、故障初相角情况下出线发生多次单相接地故障时，得到的部分仿真结果。由表3可见，利用峭度方差均值可以准确反映高阻故障特征，结合全周期、半周期偏度均值可以进行准确的故障线路选线。

表3 不同因素对故障诊断结果影响

在本发明的一些实施例中，抗噪能力验证如下：

信噪比越低，则代表噪声对波形的干扰程度越大。图15为线路L ₂发生高阻故障和低阻故障时，零序电流信号中加入信噪比为30db与20db的白噪声后得到的峭度变化曲线。由图易知，发生低阻故障时半周期峭度值的波动幅度远没有发生高阻故障时的大：当白噪声为30db时，高阻故障的峭度方差均值为0.0016，低阻故障为5.7e^-6；当白噪声为20db时，高阻故障的峭度方差均值为0.0046，低阻故障为4.46e^-5，设定的阈值仍能较轻松的识别高阻故障。

为了证明本发明检测方法的抗噪能力，进一步选择了其他三种检测方法，在上述相同的单相高阻故障仿真条件下进行干扰测试。表4分析了噪声干扰后，不同方法的高阻特征量是否仍满足检测设定阈值的要求（发生故障时特征值大于阈值）。

表4 不同方法受不同信噪比干扰

按照表格中检测方法的排列顺序，分别记为方法一、方法二、方法三。由表格数据可知，在上述的信噪比干扰下，方法一受噪声的影响最大，其整定的阈值不能够正确识别高阻故障的发生；方法二虽能正确的识别故障的发生，但是其特征量已经非常接近阈值，其抗干扰的能力有待提高；方法三结合了时域与频域的故障信息，在低信噪比的情况下整定的阈值仍具有充足的裕度，但是方法三原理复杂，计算过程速度较慢，且对计算机的性能要求高，受设备的制约较大。与上述方法相比，本发明方法综合了抗干扰能力与程序的计算速度，在高阻故障识别的快速性与抗干扰性上具有一定的优势。

在本发明的一些实施例中，现场试验验证如下：

采用现场录波数据对本发明方法的现场适用性进行验证。谐振接地系统选取某10kV变电站某一出线为例，其接线图如图16所示，该出线有三条分支线路，依据支路与某变电站的距离，从近到远标记为L ₁、L ₂、L ₃。

录波数据记录了L ₂支路发生单相高阻故障时，三条支路的零序电流的分布情况，如图17所示，图中i ₀₁、i ₀₂、i ₀₃分别表示L ₁、L ₂、L ₃的零序电流。

根据上述录波数据，计算线路零序电流半周期内的峭度方差均值与三条支线全周期、半周期的偏度值，结果如表5所示：

表5 三条支线的零序电流峭度和偏度系数计算结果

根据图5的故障诊断流程，线路零序电流峭度方差均值为0.0318，远大于整定阈值1e^-4，可判定线路发生了高阻故障。对支路的零序电流偏度值进行计算，在全周期与半周期内，仅第二条支路的偏度值为正值，其余均为负，可以明显识别出L ₂支路发生高阻故障，与实际结果相符。经变电站实际录波数据验证，本发明所提方法在识别出线的分支线路高阻故障过程中也具有适用性，且预设峭度阈值能够容易的区分高阻故障，进一步佐证本发明的准确性与可靠性。

综上，仿真与现场试验验证结果表明，该方法故障特征明显，判别准确度高，判别阈值容易确定；且在低噪声比的环境中，与不同算法进行对比，在具有较好的抗噪声能力的同时也兼顾了计算速度。

一方面， 如图18所示的，本发明还提供一种基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护装置，其中，所述装置包括：

提取模块，用于提取母线零序电流半周期的采样数据；

判断模块，用于计算所述采样数据的峭度系数，并根据所述峭度系数判断配电网的故障状态；

计算模块，用于在判定为高阻故障后，计算不同出线零序电流半周期与全周期偏度系，并根据计算的结果进行高阻故障的选线。

一方面，如图19所示的，本发明还提供基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护设备，其中，所述设备包括：

处理器和用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序的存储器，

其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述方法的步骤。

一方面，如图20所示的，本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

针对配电网谐振接地系统中高阻故障识别困难的问题，本发明从单相高阻故障零序电流正负半周的不对称性入手，整定峭度阈值区分高阻故障与低阻故障；此外，利用故障零序电流的过零间歇特性，总结健全线路与故障线路偏度系数的差异，发现健全线路零序电流信号接近正弦波，其绝对值偏度左偏，系数值为-0.5左右；而故障线路偏度右偏，其全周期和半周期数值均大于0，据此可比较偏度的正负差异来进行选线。最后，利用仿真与现场试验验证上述理论，得到以下结论：

（1）本发明提取的特征量能够清晰刻画高阻故障波形的特征，明显区分高阻故障线路与其他线路，容易确定判据的阈值。

（2）本发明在不同接地电阻、故障合闸角等复杂工况下都能准确识别高阻故障，并且能够正确选择故障线路，具有较强的可靠性。

（3）本发明在低噪声影响下也能正确识别，设定阈值仍有充足的裕度，抗噪能力强；且判据原理简单，计算量小，对计算设备要求不高，故障识别速度快。。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，所述方法包括：

提取母线零序电流半周期的采样数据，包括：建立高阻抗模型，所述高阻抗模型的结构包括电阻Rn、电阻Rp、直流电压源V _p、直流电压源V _n以及两个二极管，其中，电阻Rn、其中一个二极管以及直流电压源V _n依次串联后的整体，与电阻Rp、另一个二极管以及直流电压源V _p依次串联后的整体并联；通过所述高阻抗模型，模拟故障电流的不对称性和间歇性，具体包括将直流电压源V _p和直流电压源V _n反并联，当相电压大于V _p时，故障电流流向大地，当相电压小于时，故障电流反向流动，当相电压介于/>和V _p之间时，没有电流流过；电阻Rn和电阻Rp阻值不等；根据所述高阻抗模型，提取母线零序电流半周期的采样数据；

计算所述采样数据的峭度系数，并根据所述峭度系数判断配电网的故障状态；

在判定为高阻接地故障后，计算不同出线零序电流半周期与全周期偏度系数，并根据计算的结果进行高阻故障的选线，以实现对配电网的线路保护，其中包括，若存在全周期和半周期偏度都为正的线路，则判定所述线路为高阻故障，若不存在全周期和半周期偏度都为正的线路，则判定母线故障。

2.根据权利要求1所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，所述峭度系数的确定方法包括：

根据信号标准偏差、每工频采样点数N、采样零序电流序列以及采样电流的均值，计算所述峭度系数。

3.根据权利要求2所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，所述峭度系数通过如下公式确定：

其中，K为峭度系数的离散四阶中心矩，n为数据组总点数；为信号标准偏差，N为每工频采样点数；q为总的出线中的某条出线；/>为采样周期计数值，Z为采样周期计数总值，/>为采样零序电流序列，T为周期，/>为零序电流，/>为采样电流的均值；

其中，通过如下公式确定：

。

4.根据权利要求3所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，峭度系数的离散四阶中心矩K通过如下公式确定：

其中，信号标准偏差通过如下公式确定：

其中，为采样信号点的取值；/>为信号均值。

5.根据权利要求3所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，通过如下公式确定：

。

6.根据权利要求3所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，所述方法还包括：

利用零序电流峭度系数方差的平均值P作为高阻接地故障的识别特征值。

7.根据权利要求6所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，零序电流峭度系数方差的平均值P通过如下公式确定：

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8.根据权利要求7所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，通过如下公式确定：

其中，k=。

9.根据权利要求8所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，通过如下公式确定：

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10.根据权利要求8所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，所述偏度系数的确定方法包括：

根据信号标准偏差、每工频采样点数N、采样零序电流序列以及采样电流的均值，计算所述峭度系数。

11.根据权利要求10所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，所述偏度系数通过如下公式确定：

其中，S为偏度系数的离散三阶中心矩。

12.根据权利要求11所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护方法，其中，所述偏度系数的离散三阶中心矩S通过如下公式确定：

其中，为采样信号点的取值；/>为信号均值。

13.基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护装置，其中，所述装置包括：

提取模块，用于提取母线零序电流半周期的采样数据，包括：建立高阻抗模型，所述高阻抗模型的结构包括电阻Rn、电阻Rp、直流电压源V _p、直流电压源V _n以及两个二极管，其中，电阻Rn、其中一个二极管以及直流电压源V _n依次串联后的整体，与电阻Rp、另一个二极管以及直流电压源V _p依次串联后的整体并联；通过所述高阻抗模型，模拟故障电流的不对称性和间歇性，具体包括将直流电压源V _p和直流电压源V _n反并联，当相电压大于V _p时，故障电流流向大地，当相电压小于时，故障电流反向流动，当相电压介于/>和V _p之间时，没有电流流过；电阻Rn和电阻Rp阻值不等；根据所述高阻抗模型，提取母线零序电流半周期的采样数据；

判断模块，用于计算所述采样数据的峭度系数，并根据所述峭度系数判断配电网的故障状态；

计算模块，用于在判定为高阻接地故障后，计算不同出线零序电流半周期与全周期偏度系，并根据计算的结果进行高阻故障的选线，其中包括，若存在全周期和半周期偏度都为正的线路，则判定所述线路为高阻故障，若不存在全周期和半周期偏度都为正的线路，则判定母线故障。

14.根据权利要求13所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护装置，其中，所述峭度系数的确定方法包括：

根据信号标准偏差、每工频采样点数N、采样零序电流序列以及采样电流的均值，计算所述峭度系数。

15.根据权利要求14所述的基于峭度和偏度系数的高阻接地故障诊断保护装置，其中，峭度系数通过如下公式确定：

其中，K为峭度系数的离散四阶中心矩，n为数据组总点数；为信号标准偏差，N为每工频采样点数；q为总的出线中的某条出线；/>为采样周期计数值，Z为采样周期计数总值，/>为采样零序电流序列，T为周期，/>为零序电流，/>为采样电流的均值；

其中，通过如下公式确定：

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