本发明专利技术涉及一种利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环网暂态量单元保护方法，属电力系统继电保护技术领域。三角形环网发生单相接地故障时，通过M、N、Q端的方向元件R1、R2，R3、R4、R5和R6分别获得六组故障电压和电流的暂态量，分别截取故障后0.5ms的电压和电流暂态量并对其进行8尺度小波分解，选取第一尺度下的小波系数进行相关分析求得六组相关系数若且则线路MN故障；若且则线路NQ故障；若且则线路QM故障；当上述条件满足一条时，判定为区内故障；当上述条件均不满足时，判定为区外故障。大量的仿真实验表明，该方法对三角形环网保护有很好的适用性。
【技术实现步骤摘要】
一种利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环网 暂态量单元保护方法
本专利技术涉及一种利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环网暂态量单 元保护方法，属于电力系统继电保护
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技术介绍
随着电力系统规模的不断扩大和电压等级的不断升高，人们对电网线路的保护要 求越来越高。故障发生后以更快的速度准确地切除故障线路，保护系统安全运行是电网保 护的不懈追求。电力系统发生故障时，均为会产生从工频到高频的故障分量，在这些高频分 量中，包含了大量的信息，有如故障的类型、位置、方向、程度和持续时间等。这些信息的有 效提取与应用已成为提高继电保护性能的重要手段，利用线路故障的暂态量来构成线路保 护判据可以更大限度地提高保护速度。近年来，随着DSP技术和小波分析等信号处理工具 的不断发展，一系列基于单端电气量的线路全线速动的超高速保护新原理相继出现。对于 这些新的保护方案，多数研究都以两端线路作为研究对象进行分析，并验证了保护方案的 适用性和有效性。 距离继电器被广泛应用于二端输电线路的保护，保护原理利用了故障发生时被保 护区末端补偿电压的相位将产生180°的突变这一特点。目前较为常见的方向元件还包括 正序故障分量方向继电器、负序故障分量方向继电器、零序故障分量方向继电器及方向阻 抗继电器等。为了保障供电的可靠性，三角形环网在输电系统中有着广泛的应用，由于三角 形环网的特殊结构，一些传统的保护方法很难对其实施有效保护，如传统有效的使用电流 突变方向构成的纵联保护方法，由于故障初始行波会通过健全线路构成的回路传播至量测 端也变得不再适用。因此，针对三角形环网的特殊结构探索一种行之有效的保护方法势在 必行。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是充分利用三角形环网故障电压和电流突变量的三端 信息，通过小波变换和相关系数方法和手段，提出一种适用于三角形环网的保护方法，以提 高保护方法的适用性和可靠性。 本专利技术的技术方案是：一种利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环 网暂态量单元保护方法，三角形环网发生单相接地故障时，通过Μ、N、Q端的方向元件R n R2, R3、R4、R5和R6分别获得六组故障电压和电流的暂态量，分别截取故障后0. 5ms的电 压和电流暂态量并对其进行8尺度小波分解，选取第一尺度下的小波系数进行相关分析 求得 TK 组相关系数 ΓΗ,?-i?,、ΓΗ,?-i?2、k -Λ3、ΓΗ,? -J?4、k -Λ5、ΓΗ,? -A6，若-ISC,/ -0·8 且 -κ ，则线路 MN 故障；若-1 < 且-1 < γ?,，_λ4 < -Ο.8，则线路 NQ 故 障；若<-0·8且<-0.8,贝Ij线路QM故障；若上述条件满足一条时，判定 为区内故障；若上述条件均不满足时，判定为区外故障。 具体步骤为： A.三角形环网发生单相接地故障时，通过M、N、Q端的方向元件&、1?2，1?3、1? 4、1?5和 尺6分别犹得TK组故障电压和电流的暂态量：ΜΛ,和和?、 mA3和^R,、^?4和匕4、mJJ 5 和 ^R5、和 G6 ; B.分别截取六组电压和电流暂态量故障后0. 5ms的数据，对其进行8尺度小波分 解，小波基函数选为db4; C.分别选取电压和电流暂态量第一尺度下的小波系数进行相关分析，求得相关系 数分别为7^ - ?1、心―4、A、心―心―4和7 D.若-1 且-1 < ，则线路 MN 故障； 若-1 < L 且-1 则线路 NQ 故障； 若-且-Bkj6 则线路 QM 故障； 若上述条件满足一条时，判定为区内故障； 若上述条件均不满足时，判定为区外故障。 所述相关系数门槛值rset = -0· 8。 本专利技术的原理是：如图1所示的三角形环网对于M端而言，假设故障发生在正方向 F1或F3处，则由M端方向元件R1或R6侧检测到的故障电压暂态量和电流暂态量的突变方向 相反；假设故障发生在反方向F 4处，则由M端方向元件R1或R6检测到的故障电压暂态量和 电流暂态量的突变方向相同。为了提取故障主要特征，排除噪声信号的干扰，分别对正向故 障和反向故障下的两组电压、电流暂态量进行8尺度小波分析，小波基函数选为db4,分析 第一尺度下的小波系数可以发现：正向故障时，故障电压暂态量与电流暂态量除了突变方 向相反外，在波形上还表现出相当高的负相关性，相关系数在-0. 1到-0.8之间；反向故障 时，故障电压暂态量与电流暂态量除了突变方向相同外，在波形上还表现出相当高的正相 关性，相关系数在0.8到1之间。对于N端和Q端而言，通过设置不同方向的故障匕、匕和&， F2、F3和F6，所检测到的故障电压暂态量和电流暂态量的突变方向和相似性也能得出上述 结论。因此故障发生在线路MN段时，相关系数满足-<-〇·8且-〇·8; 故障发生在线路NQ段时，-K L ^ 且-K -〇·8 ;故障发生在线路QM段时， -〇·8且-<-〇_8。由于线路MN、NQ、QM均属于保护区段，因此上述三个 条件中一条满足时就为区内故障，三条均不满足时为区外故障。 本专利技术的有益效果是： 1.本专利技术充分利用了三角形环网三端的故障信息，多渠道信息的联合使用提高了 保护的可靠性； 2.本专利技术联合使用故障电压暂态量和故障电流暂态量实施保护，有效降低了因使 用单一类型的暂态量而降低保护可靠性的风险； 3.本专利技术使用了小波变换和相关分析等手段，小波变换有效减低了噪声信号的干 扰，相关分析则直接对波形相似性进行量化，从而最大程度地提高了保护的准确性。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例1、2、3的三角形环网线路模型； 图2为本专利技术实施例1中R1测得的电压、电流暂态量第一尺度下的小波系数； 图3为本专利技术实施例1中R2测得的电压、电流暂态量第一尺度下的小波系数； 图4为本专利技术实施例1中R3测得的电压、电流暂态量第一尺度下的小波系数； 图5为本专利技术实施例1中R4测得的电压、电流暂态量第一尺度下的小波系数； 图6为本专利技术实施例1中R5测得的电压、电流暂态量第一尺度下的小波系数； 图7为本专利技术实施例1中R6测得的电压、电流暂态量第一尺度下的小波系数。 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】，对本专利技术作进一步说明。 -种利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环网暂态量单元保护方法， 三角形环网发生单相接地故障时，通过M、N、Q端的方向元件1^、1?2，1?3、1? 4、1?5和1?6分别获得六 组故障电压和电流的暂态量，分别截取故障后〇. 5ms的电压和电流暂态量并对其进行8尺 度小波分解，选取第一尺度下的小波系数进行相关分析求得六组相关系数、 4,1?、、心―，若- 1 < -〇·8 且-1 λ2 < -〇·8，贝Ij 线路 MN 故 障；若< -0·8 且- I S -0.8，则线路 NQ 故障；若-1 -0.8 且 -1 < < -〇·8，则线路QM故障；若上述条件满足一条时，判定为区内故障；若本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环网暂态量单元保护方法，其特征在于：三角形环网发生单相接地故障时，通过M、N、Q端的方向元件R1、R2，R3、R4、R5和R6分别获得六组故障电压和电流的暂态量，分别截取故障后0.5ms的电压和电流暂态量并对其进行8尺度小波分解，选取第一尺度下的小波系数进行相关分析求得六组相关系数若-1≤ru,i_R1≤-0.8]]>且-1≤ru,i_R2≤-0.8,]]>则线路MN故障；若-1≤ru,i_R3≤-0.8]]>且-1≤ru,i_R4≤-0.8,]]>则线路NQ故障；若-1≤ru,i_R5≤-0.8]]>且则线路QM故障；若上述条件满足一条时，判定为区内故障；若上述条件均不满足时，判定为区外故障。
【技术特征摘要】
1. 一种利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环网暂态量单元保护方 法，其特征在于：三角形环网发生单相接地故障时，通过Μ、N、Q端的方向元件Rp R2, R3、 R4、R5和R6分别获得六组故障电压和电流的暂态量，分别截取故障后0.5ms的电压和 电流暂态量并对其进行8尺度小波分解，选取第一尺度下的小波系数进行相关分析求 得六组相关系数為、 rM J4、rMA，若-1 < -Ο·8且 -1 < La < -0_8，则线路 MN 故障；若-I < 0.8 且-I 心<-〇_8，则线路 NQ 故 障；若-K-〇.8且-1 -〇·8，则线路QM故障；若上述条件满足一条时，判 定为区内故障；若上述条件均不满足时，判定为区外故障。2. 根据权利要求1所述的利用电压电流突变量小波系数相关分析的三角形环网暂态 量单元保护方法，其特征在于具体步骤为： Α.三角形环网发生单相接地故障时，通过Μ、N、...
【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，高利，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53
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