一种基于故障后小波特征量相关性的单相接地故障选线方法技术

本发明专利技术涉及一种基于故障后小波特征量相关性的单相接地故障选线方法。通过线路测量终端采集三相和零序的电流及电压共8路信号在故障后二个采样周期的数据。对两个采样周期的数据进行小波变换后得到一组波形的特征量。对电压和电流采用不同的小波算法进行分析，得到共6组波形的特征量，对每组特征量的相关性进行分析，并与整定值比较。若线路超过设定数量个结果不符合整定值，则判定该出线发生单相接地故障。本发明专利技术的有益效果为：采用多种小波分解算法判断，利用了小波算法对突变点的高敏感性，避免了一种小波算法可能出现的误差误判，并通过特征量的相关分析达到了准确判断单相接地故障出线的目的。

A single phase grounding fault line selection method based on the correlation of small Potter eigenvalue after fault

The invention relates to a single phase grounding fault line selection method based on the correlation of small Potter eigenvalue after failure. The data of the two sampling periods after the fault are collected from the three-phase and zero sequence current and the voltage 8 signals through the line measurement terminal. The characteristic amount of a set of waveforms is obtained after the wavelet transform of the data of two sampling periods. The voltage and current are analyzed by different wavelet algorithm, and the characteristic quantities of the 6 groups are obtained. The correlation between each feature quantity is analyzed and compared with the setting value. If the line exceeding the set number of results does not conform to the setting value, the single phase grounding fault of the line is determined. The beneficial effects of the invention are: using a variety of wavelet decomposition algorithm using wavelet judgment, algorithm of point mutation of Gao Min emotional, avoids the error of a wavelet algorithm may lead to misjudgment, and through the relevant analysis of characteristic quantities to qualify to accurately judge the single-phase grounding fault.

【技术实现步骤摘要】
一种基于故障后小波特征量相关性的单相接地故障选线方法
本专利技术涉及电力系统配电领域，尤其是一种低压配电网单相接地故障选线的方法。
技术介绍
我国中低压配电网大多采用小电流接地方式，长时间运行易发生单相接地故障。单相接地故障是配电网发生频率最高的故障类型。随着现代城市的发展和电力系统的不断扩展，出线数目大大增多，系统容性电流大大增加，发生故障后故障电流也比之前大很多，严重时会引起电力系统的弧光过电压，威胁电力系统的绝缘保护，导致电力设施的损坏，危及整个系统的安全运行。因此，当配电网发生单相接地故障后，及时找到故障点并清除故障点是很有必要的。传统巡线方法会耗费很多人力物力，而且增加了停电时间，进而影响电力系统的供电可靠性。而传统的自动故障定位方法找出具体故障点很不容易。因为配电网中的单相接地故障发生后的电气特征量不明显，而且其特征量又是复杂多样的。因为故障情况复杂，以及受线路结构参数、互感器非线性特性、电磁干扰等因素影响，故障暂态零序电流的频谱特性、能量分布和衰减特性有着很大的差异，所以配电网一直缺少可靠的单相接地故障选线方法，传统方法无法全面分析而造成选线困难。
技术实现思路
本专利技术要解决上述现有技术的缺点，提供一种能够实现快速故障定位，基于故障后小波特征量相关性的单相接地故障选线方法。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案：因为发生单相接地故障的短时间内，故障线路的三相和零序电信号的波形变化率要大于非故障线路的三相和零序电信号的波形变化率，所以当系统发生单相接地故障时，故障出线的三相和零序电信号波形变化率会与非故障线路有所不同。而对信号进行小波变换后提取的各个波形的特征量也是不同的，因此根据这些特征量可以进行故障选线。这种基于故障后小波特征量相关性的单相接地故障选线方法，通过安装在线路上不同位置的测量终端准确捕捉到三相和零序的电流及电压共8路信号故障后的二个采样周期的数据。对三相和零序电信号进行小波变换分析，计算得到其高频部分和低频部分共8个数据，作为波形的特征量。对两个采样周期的波形进行分析后得到一组波形的特征量。对电压和电流采用不同的小波算法进行分析，作为优选，使用db4、db6和db8小波算法，得到共6组波形的特征量，对每组特征量的相关性进行分析。一组波形特征量的相似性可以用相关系数描述，相关系数可以通过灰色关联度方法或其他数学算法求取。作为优选，相关系数ρ的计算公式如下:式中：i1和i2分别为2个采样周期的波形特征量；n为特征量序列，N为序列的数据长度。相关系数ρ反映了一组波形特征量i1(n)和i2(n)的相似程度。2个信号一致时，ρ取得最大值1；2个信号完全无关时，ρ为0。当系统发生单相接地故障时，非故障出线的各个电信号的两个采样周期波形的相似程度高，相关系数趋近于1；故障出线的各个电信号的两个采样周期波形的相似程度低，波形差异较大，相关系数接近0。通过相关系数计算模块对6组波形特征量分别求取相关系数ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6，并分别与相关系数设定值进行比较。若线路超过设定数量个结果不符合设定值，则判定该出线发生单相接地故障，该判据具体设定如下：如果ρ1<K1,则a＝1,否则a＝0；如果ρ2<K2,则b＝1,否则b＝0；如果ρ3<K3,则c＝1,否则c＝0；如果ρ4<K4,则d＝1,否则d＝0；如果ρ5<K5,则e＝1,否则e＝0；如果ρ6<K6,则f＝1,否则f＝0；m＝a+b+c+d+e+f≥n；式中，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6：所选取的6组波形特征量的相关系数；K1、K2、K3、K4、K5、K6：所选取的6组波形特征量的相关系数的设定值；a，b，c，d，e，m，n：判断逻辑量。作为优选，所述相关系数的设定值满足0.35<K1、K2、K3、K4、K5、K6<0.6。作为优选，所述判断逻辑值n＝4或5。作为优选，本方法采用以下电路结构，包括三相电流IA,IB,IC的三个输入端及一个与其连接的零序滤过器输入端；三相电压UA,UB,UC的三个输入端及一个与其连接接的零序滤过器输入端；电流和电压输出端分别与小波变换单元连接，对信号进行小波变换分析；经小波变换提取的采样信号特征量分别与相关系数计算单元连接，以计算每对波形特征量的相关系数ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6；6个相关系数分别输出到六个比较器的负输入端，整定系数值K1、K2、K3、K4、K5、K6分别输出到相应比较器的正输入端；六个比较器输出连接到一个加法器；加法器的输出连接到比较器的正输入端，负输入端为整定值n，比较器输出选线结果及动作信号。本专利技术的目的是为了克服传统故障判别方法无法全面分析不同接地方式下的配电网中发生单相接地故障时的故障线路和非故障线路，提出一种基于故障后波形相关分析的单相接地故障选线方法。通过对故障后各条出线的三相和零序电信号进行采样，然后进行多小波算法的小波变换分析及特征量的相关性分析，当电信号特征值相关系数大于一定设定值时表明线路运行状态发生了突变，即发生了故障。本专利技术的有益效果是：采用多种小波分解算法分解判断，既利用了小波算法对突变点的高敏感性，又避免了一种小波算法可能出现的误差误判，并且通过特征量的相关分析达到了准确判断单相接地故障出线的目的。本专利技术提能够快速定位故障，具有较高的精度和可靠性，且适合在配电自动化现场终端单元FTU上实现，具有良好的社会和经济效益。附图说明图1是本专利技术的电路框图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：实施例：如图1所示，一种电力系统低压配电网系统单相接地故障选线方法。FTU监视线路与分段开关运行状态并对分段开关进行控制。在线路出现短路故障时，FTU检测到过电流现象，通过安装在线路上不同位置的测量终端FTU准确捕捉到三相和零序的电流及电压共8路信号在故障后的第二周期和第四周期的数据。记录三相电流及零序电流的两个采样周期的数据，以及三相电压及零序电压的两个采样周期的数据。对三相和零序电信号进行小波变换分析，计算得到其高频部分和低频部分共8个数据，作为波形的特征量。对两个采样周期的波形进行分析后得到一组波形的特征量。对电压和电流采用不同的小波算法进行分析，作为优选，使用db4、db6和db8小波算法，得到共6组波形的特征量，对每组特征量的相关性进行分析。使用本方法的电路结构对每对波形的相似程度进行计算，得到相关系数后对线路是否发生单相接地故障进行判断。方法的电路结构包括三相电流IA,IB,IC的三个输入端及一个与其连接的零序滤过器输入端；三相电压UA,UB,UC的三个输入端及一个与其连接接的零序滤过器输入端；电流和电压输出端分别与小波变换单元连接，对信号进行小波变换分析；经小波变换提取的采样信号特征量分别与相关系数计算单元连接，以计算每对波形特征量的相关系数ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6；6个相关系数分别输出到六个比较器的负输入端，整定系数值K1＝0.5、K2＝0.5、K3＝0.5、K4＝0.5、K5＝0.5、K6＝0.5分别输出到相应比较器的正输入端；六个比较器输出连接到一个加法器；加法器得出的m值输出到比较器的正输入端，负输入端为逻辑整定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于故障后小波特征量相关性的单相接地故障选线方法，其特征在于：通过线路测量终端采集三相和零序的电流及电压共8路信号在故障后的二个采样周期的数据。对三相和零序电信号进行小波变换分析，得到波形的特征量。对电压和电流采用不同的小波算法进行分析，对每两个采样周期的波形进行分析后得到一组波形的特征量，共得到6组波形的特征量，对每组特征量的相关性进行分析，得到相关系数ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6，并分别与相关系数设定值进行比较。若线路超过设定数量个结果不符合设定值，则判定该出线发生单相接地故障，该判据具体设定如下：如果ρ1<K1,则a＝1,否则a＝0；如果ρ2<K2,则b＝1,否则b＝0；如果ρ3<K3,则c＝1,否则c＝0；如果ρ4<K4,则d＝1,否则d＝0；如果ρ5<K5,则e＝1,否则e＝0；如果ρ6<K6,则f＝1,否则f＝0；m＝a+b+c+d+e+f≥n；式中，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6：所选取的6组波形特征量的相关系数；K1、K2、K3、K4、K5、K6：所选取的6组波形特征量的相关系数的设定值；a，b，c，d，e，m，n：判断逻辑量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于故障后小波特征量相关性的单相接地故障选线方法，其特征在于：通过线路测量终端采集三相和零序的电流及电压共8路信号在故障后的二个采样周期的数据。对三相和零序电信号进行小波变换分析，得到波形的特征量。对电压和电流采用不同的小波算法进行分析，对每两个采样周期的波形进行分析后得到一组波形的特征量，共得到6组波形的特征量，对每组特征量的相关性进行分析，得到相关系数ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6，并分别与相关系数设定值进行比较。若线路超过设定数量个结果不符合设定值，则判定该出线发生单相接地故障，该判据具体设定如下：如果ρ1&lt;K1,则a＝1,否则a＝0；如果ρ2&lt;K2,则b＝1,否则b＝0；如果ρ3&lt;K3,则c＝1,否则c＝0；如果ρ4&lt;K4,则d＝1,否则d＝0；如果ρ5&lt;K5,则e＝1,否则e＝0；如果ρ6&lt;K6,则f＝1,否则f＝0；m＝a+b+c+d+e+f≥n；式中，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5、ρ6：所选取的6组波形特征量的相关系数；K1、K2、K3、K4、K5、K6：所选取的6组波形特征量的相关系数的设定值；a，b，c，d，e，m，n：判断逻辑量。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑萍，
申请(专利权)人：杭州零尔电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33