一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法技术

本发明专利技术公开了一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法。目前亟待建立一种新的可靠的中性点非有效接地配电系统单相接地选线问题的判别方法。本发明专利技术利用小波变换的模极大值表示初始电流行波在各回线上所呈现的幅值和极性特征，根据各线路的初始电流行波模极大值的幅值和极性差异来确定接地线路；对于母线上有N回出线的配电网络，当某回出线发生单相接地时，不同尺度下小波变换的模极大值表示不同波段内的行波信息，均用来作为单相系统选线判据，由此得到对应不同尺度的选线结果。本发明专利技术基于行波理论，利用暂态电流行波的传播规律和特点，以小波变换为工具刻画的行波接地故障特征，可以有效地解决现有技术存在的问题。

A Grounding Line Selection Method Based on Initial Current Traveling Wavelet and Wavelet

The invention discloses a grounding line selection method based on initial current traveling wave and wavelet. At present, it is urgent to establish a new reliable method to distinguish the single-phase grounding line selection problem in non-effectively grounded distribution systems with neutral points. The invention uses the modulus maxima of the wavelet transform to represent the amplitude and polarity characteristics of the initial current traveling wave on each loop, determines the grounding line according to the amplitude and polarity difference of the initial current traveling wave modulus maxima of each line, and expresses the modulus maxima of the wavelet transform at different scales when a single-phase grounding occurs in a distribution network with N-return lines on the bus. The traveling wave information in the same band is used as the criterion of line selection for single-phase system, and the results of line selection corresponding to different scales are obtained. The invention is based on traveling wave theory, utilizes the propagation law and characteristics of traveling wave of transient current, and describes the characteristics of traveling wave grounding fault by means of wavelet transform, which can effectively solve the existing technical problems.

【技术实现步骤摘要】
一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法
本专利技术涉及中性点非有效性接地的配电系统中，当某回路发生单相接地故障时，判断接地线路的选线方法，具体地说是一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法。
技术介绍
目前，在中性点非有效接地的配电系统中，当某回路发生单相接地故障时，因配电系统的接地电流只有很小的电容电流，并且配电系统时常运行在不平衡状态，导致利用工频量来选择接地线路很困难。根据已存在的例如拉路法、注入信号法、稳态分量选线法等多种检测方法进行判断，均存在各自的局限性，在实际运行中的选线结果并不能令人满意，导致接地选线问题成为长期困扰实际运行检测的一个技术难题。导致这种现象的主要是中性点非有效性接地配电系统自身的特殊性所决定，原因如下：①中性点非有效接地的配电系统发生单相接地后并没有形成短路回路，在配电系统和各条线路中流通的零序电流仅仅是线路对地电容电流；接地电流较小，给信号的检测和选线判断造成困难；②配电线路结构和参数常常不对称，使得正常运行时配电系统中存在不平衡的零序电流，该电流可能“淹没”由接地所引起的零序电流，导致无法准确捕捉到接地零序电流的幅值和极性，给故障信息的提取造成困难。综上，目前亟待建立一种新的可靠的中性点非有效接地配电系统单相接地选线问题的判别方法。
技术实现思路
为解决现有中性点非有效接地配电系统单相接地选线所存在的技术问题，本专利技术提供一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法，其以行波理论为基础研究配电线路单相接地后所产生的暂态电流波形的传播规律和特点，以小波变换为工具，刻画该暂态电流行波的接地故障特征，并发现单相接地瞬间所产生的初始暂态电流行波与接地方式无关，从而实现一种新的接地选线方式。本专利技术采用如下的技术方案：一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法，其利用小波变换的模极大值表示初始电流行波在各回线上所呈现的幅值和极性特征，根据各线路的初始电流行波模极大值的幅值和极性差异来确定接地线路；对于母线上有N回出线的配电网络，当某回出线发生单相接地时，不同尺度下小波变换的模极大值表示不同波段内的行波信息，均用来作为单相系统选线判据，由此得到对应不同尺度的选线结果。本专利技术以小电流接地选线技术为出发点，构成可靠、准确的接地选线新方法，满足不同的现场CT配置情况。本专利技术基于行波理论，利用暂态电流行波的传播规律和特点，以小波变换为工具刻画的行波接地故障特征，可以有效地解决现有技术存在的问题。进一步地，对于母线上有N回出线的配电网络，假定线路为单相线路，设线路i的初始电流行波为Ii，i＝1,…N，利用二进小波变换分别计算Ii在不同尺度2j下的小波变换的模极大值i＝1,…N，j＝1,…4；当某回出线发生单相接地时，对应于给定的尺度2K的选线判据写成：式中，表示所有线路电流行波在2K尺度下模极大值的最大值，为线路i电流行波在2K尺度下额小波变换的模极大值，i＝1,…N；为所有线路电流行波在2K尺度下模极大值的最大值；当母线发生接地时，对应于给定的尺度2K的选线判据写成：不同尺度下小波变换的模极大值表示不同波段内的行波信息，它们均用来作为选线判据，由此得到对应不同尺度的选线结果，即4个尺度下的小波变换得到4个选线结果，考虑到21尺度下包含噪声信号和数据误差，信息的可靠性和可信性较低，故采用22、23和24尺度的模极大值作为选线依据，对3个选线结果采用简单的3中取2的方法来确定最终选线的结果。进一步地，三相电力系统中，各相行波在系统中相互耦合且不独立，基于初始电流行波的相模变换后，各模量和零模分量相互独立，采用单相线路选线方法进行选线。进一步地，三相系统的选线判据如下：1)当三相系统安装有零序CT时，采用零模电流行波分量选择接地线路；2)利用行波α模量检测A相或者B相接地，行波β模量检测A相或者C相接地；3)当三相系统的电流互感器只有AC相而没有B相时，构造一个新的行波模量γ模量，γ模量被定义为Iγ＝(IA+IC)/3，进而利用该模量来选择接地线路；当采用α、β、γ和零模量选择三相系统的接地线路时，判据的表达式和单相线路相同，仅仅将电流用对应的模量来代替。上述诸多特点是中性点非有效接地系统单相接地特征的具体表现，接地线路和非接地线路初始电流行波所具有的幅值和极性特点是构成接地选线原理的具体判据。利用行波采集装置对初始行波信号进行采样，得到的数据经过小波变换，对比上述判据特征，即可准确有效地进行接地选线的判断。本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术利用接地线路和非接地线路的初始暂态行波具有明显的特性差异的现象，据此提出利用电流行波进行接地选线的一种新方法；这种方法，成功地规避了拉路法、注入信号法等在实际运行中选线方法的各种局限性，实测结果和检测运行结果均证明了其有效性。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中单母线N回出线的配电系统模型图；图2为本专利技术具体实施方式中初始行波在母线处的折反射图；图3为本专利技术应用例中电流行波零模量及其小波变换和模极大值波形图。图1中，其中性点为非有效接地方式，通过开关K1/K2可将中性点分别设定为不接地、经消弧圈接地和经电阻接地等不同的接地方式。具体实施方式下面对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。中性点非有效接地的配电线路发生单相接地后，接地点将产生向变、配电站母线运动的电压和电流行波。该行波既包含低频分量，也包含高频分量，特别是其中的对电容比较敏感的高频分量，其不具有工频分量电流小的缺点。另外，行波本身也是一种故障分量，系统正常运行时是不存在的，只有发生接地时才会出现，可排除正常运行时不平衡电流的影响。基于暂态电流行波和小波变换的配电线路单相接地选线方法，可以采集接地发生后所产生的暂态电流行波的传播过程和折反射后的信号，利用小波变换提取初始电流行波的接地故障特征，并以此来判断接地选线判据的正确性；数据采集装置的CT配置情况完全满足配电网的实际场景。当发生单相接地故障时，在故障附加电源作用下，系统内将产生暂态行波。行波首先由接地点开始向线路的两侧传播，其中到达母线的行波在母线处由于波阻抗不连续而发生折反射，如图2所示，接地线路的反射波和入射波在本线路上叠加，形成接地线路的初始行波；来自于接地点的初始行波经折射进入非接地线路，形成非接地线路的初始行波。实际三相系统中各相行波之间存在耦合，可以利用相模变换技术对其进行解耦。接地线路的初始电流行波幅值远远大于非接地线路的初始电流行波的幅值，并且极性和非接地线路的相反，所有非接地线路初始电流行波幅值接近相等，极性相同。这说明暂态初始行波与中性点接地方式无关，从根本上解决了中性点非有效接地配电系统接地选线问题。接地发生后的暂态行波是一突变的瞬时值，利用采集到的信号进行小波变换，应用多分辨率、去噪和检测信号奇异性等功能，分析该快速瞬变信号，能够准确的捕捉到暂态行波的奇异点，其模极大值点和行波波头具有一一对应的关系。因此小波变换及其模极大值表示能够准确的刻画暂态行波的故障特征，提取接地的行波信息，进而构成有效的接地选线判据。使用不同尺度的小波变换分别对初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法，其特征在于，利用小波变换的模极大值表示初始电流行波在各回线上所呈现的幅值和极性特征，根据各线路的初始电流行波模极大值的幅值和极性差异来确定接地线路；对于母线上有N回出线的配电网络，当某回出线发生单相接地时，不同尺度下小波变换的模极大值表示不同波段内的行波信息，均用来作为单相系统选线判据，由此得到对应不同尺度的选线结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法，其特征在于，利用小波变换的模极大值表示初始电流行波在各回线上所呈现的幅值和极性特征，根据各线路的初始电流行波模极大值的幅值和极性差异来确定接地线路；对于母线上有N回出线的配电网络，当某回出线发生单相接地时，不同尺度下小波变换的模极大值表示不同波段内的行波信息，均用来作为单相系统选线判据，由此得到对应不同尺度的选线结果。2.根据权利要求1所述的一种基于初始电流行波和小波的接地选线方法，其特征在于，对于母线上有N回出线的配电网络，假定线路为单相线路，设线路i的初始电流行波为Ii，i＝1,…N，利用二进小波变换分别计算Ii在不同尺度2j下的小波变换的模极大值j＝1,…4；当某回出线发生单相接地时，对应于给定的尺度2K的选线判据写成：式中，表示所有线路电流行波在2K尺度下模极大值的最大值，为线路i电流行波在2K尺度下额小波变换的模极大值，i＝1,…N；为所有线路电流行波在2K尺度下模极大值的最大值；当母线发生接地时，对应于给定的尺度2K的选线判据写成：不同尺度下小波变换的模极大值表示不同波段内的行波信息，它们均用来作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢成，邵先军，王子凌，胡叶舟，王昱力，欧阳本红，夏荣，郑一鸣，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33