一种考虑继发性故障的配电网故障选线方法技术

一种考虑继发性故障的配电网故障选线方法，其步骤主要是：A、采样，获得当前采样时刻的母线零序电压的有效值；B、得到故障后一个周期内的馈线n的零序电流值序列；C、得到馈线n的小波奇异熵测度值序列；D、继发性故障判定；E、构造第一次故障区间的小波时频谱矩阵；G、建立一次故障区间的矩阵相似度判据；H、查找第一次的故障馈线；I、继发性故障区间划分；J、重复E‑H步得第一次故障馈线；K、构造继发性故障区间的小波时频谱矩阵；L、建立继发性故障区间的矩阵相似度判据；M、查找继发性故障馈线。该方法能及时判定是否存在继发性故障并识别继发性故障馈线，使线路故障能得到完全、及时的处理，配电网安全性高、可靠性强。

A Fault Line Selection Method for Distribution Network Considering Secondary Faults

【技术实现步骤摘要】
一种考虑继发性故障的配电网故障选线方法
本专利技术属于电力系统的谐振接地系统接地保护领域。
技术介绍
由于我国中低压配电网中性点通常采用的是通过消弧线圈的谐振接地系统，其特点是发生单相接地故障后，允许系统带故障运行1-2小时。但是，长时间的带故障运行，可能引发线路绝缘问题，特别在电缆广泛使用的线路中，由于电缆的电容电流较大，容易导致继发多点故障。继发性故障是指复故障不发生在同一时刻，两次故障之间存在时间差，且前一故障发生后，系统还没有从故障状态调整到正常状态的情况下，又遭受到新的扰动故障的工况。因此，快速、准确的选出一次故障和继发故障所在的线路，便于进一步查找故障的具体位置并修复故障，对保证谐振接地系统的安全、可靠运行具有重要意义。随着电力网络的扩大,小电流接地系统中出线数目不断增加,系统发生两点接地或者在切除单点接地故障前又发生其它线路同相接地的概率也随之升高,对于这种同相异线的两点接地故障,利用传统的单相选线判据存在困难。这是由于目前的方法仅仅考虑了线路发生单一故障，而忽略了线路中存在二次故障的可能，即使继发性故障存在。对于配电网谐振接地系统而言，当线路某处发生单相接地故障后，由于零序回路中受到中性点消弧线圈的补偿作用，故障电流非常微弱，故障检测选线灵敏度低。如果此时另一条线路的同名相发生继发性故障，由于无法形成大的故障电流，继发性故障过程将会淹没在首次故障的暂态过程中，使得故障特征提取过程无法提取继发性故障的电气信息，从而不能及时判定出继发性故障的馈线，造成故障馈线的漏选，导致配电线路故障不能得到完全及时地处理，配电网的安全性和可靠性还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的就是提供一种考虑继发性故障的配电网故障选线方法，该方法能及时判定是否存在继发性故障并识别出继发性故障馈线，避免故障馈线的漏选，使得线路故障能得到完全及时的处理，配电网的安全性高和可靠性强。本专利技术实现其专利技术目的所采用的技术方案是，一种考虑继发性故障的配电网故障选线方法，其步骤如下：A、采样通过变电站的母线零序电压互感器对配电网母线零序电压进行采样，获得当前采样时刻t的母线零序电压的有效值u0(t)；如当前采样时刻t的母线零序电压的有效值u0(t)小于0.15up，其中up为母线正常运行时相电压的有效值；则判定配电网中变电站馈送区域不存在接地故障，重复以上操作；否则，判定配电网中变电站馈送区域存在接地故障，令当前采样时刻t为故障时刻t0，并进行B步的操作；B、馈线零序电流计算将故障时刻t0起一个工频交流周期内所有采样时刻的馈线n的A相电流采样值ia,n(t0+Δt),ia,n(t0+2Δt),...,ia,n(t0+gΔt),...,ia,n(t0+GΔt)，构成馈线n的A相电流采样序列Ia,n；即Ia,n＝[ia,n(t0+Δt),ia,n(t0+2Δt),...,ia,n(t0+gΔt),...,ia,n(t0+GΔt)]；其中，n为配电网中变电站的馈线的序号，n＝1,2,......,N，N为配电网中变电站的馈线总数，g为故障时刻t0起一个工频交流电周期内的采样时刻的序号，g＝0,1,2,......,G，G为故障时刻t0起一个工频交流电周期内的采样时刻的总数、G的取值为10-200，Δt为相邻采样时刻的时间差；将故障时刻t0起一个工频交流周期内所有采样时刻的馈线n的B相电流采样值ib,n(t0+Δt),ib,n(t0+2Δt),...,ib,n(t0+gΔt),...,ib,n(t0+GΔt),构成馈线n的B相电流采样序列Ib,n；即Ib,n＝[ib,n(t0+Δt),ib,n(t0+2Δt),...,ib,n(t0+gΔt),...,ib,n(t0+GΔt)]；将故障时刻t0起一个工频交流周期内所有采样时刻的馈线n的C相电流采样值ic,n(t0+Δt),ic,n(t0+2Δt),...,ic,n(t0+gΔt),...,ic,n(t0+GΔt),构成馈线n的C相电流采样序列Ic,n；即Ic,n＝[ic,n(t0+Δt),ic,n(t0+2Δt),...,ic,n(t0+gΔt),...,ic,n(t0+GΔt)]；然后，计算出故障后一个工频交流周期内的馈线n的零序电流值序列I0,n，其中，i0,n(t0+gΔt)为馈线n在采样时刻(t0+gΔt)的零序电流值；C、零序电流小波奇异熵测度计算将故障后一个工频交流周期内的馈线n的零序电流值序列I0,n，进行M层离散小波变换并重构，得到大于100Hz的M层G列的小波高频系数矩阵A，am(t0+gΔt)为矩阵A中的第m层、第g列的高频小波重构系数；其中，小波高频系数矩阵A的层数、M的取值为2～10；对小波高频系数矩阵A进行奇异值分解变换和信息熵计算，得到馈线n的小波奇异熵测度值序列Wn＝[wn(t0+Δt),wn(t0+2Δt)，...,wn(t0+gΔt),...,wn(t0+GΔt)]，其中wn(t0+gΔt)为馈线n在采样时刻(t0+gΔt)的小波奇异熵测度值；D、继发性故障判定比较变电站的所有馈线n的小波奇异熵测度值序列Wn中的小波奇异熵测度值wn(t0+gΔt)，如有wn(t0+gΔt)>wn(t0+Δt)，则认定配电网中变电站馈送区域存在继发性故障，执行步骤I；否则，认定配电网中变电站馈送区域不存在继发性故障，并确定出其第一次故障区间F1，F1＝[t0,t0+GΔt]，执行步骤E；E、构造第一次故障区间的小波时频谱矩阵将馈线n在第一次故障区间F1内的小波高频系数矩阵A中1到G列的元素进行J等分求和，并与相邻采样时刻的时间差Δt相乘,得到第一次故障区间F1内的M层J列的小波时频谱矩阵其中的第m层第j列的元素为j＝1,2,......,J，且G能被J整除；m＝1,2,......,M；G、建立一次故障区间的矩阵相似度判据计算第一次故障区间的馈线n相对于另一条馈线n1的小波时频谱相似度d1(n,n1),其中n1＝1,2,......,N，∑表示连续求和运算；将第一次故障区间的馈线n相对于所有的另一条馈线n1的小波时频谱相似度d1(n,n1)，构成第一次故障区间的馈线n的小波时频谱相似度序列进而算出第一次故障区间的馈线n的综合相似度式中，Max表示取最大值运算；H、查找第一次的故障馈线在第一次故障区间的所有馈线n的综合相似度中，有一条馈线n＝n'的综合相似度则变电站的馈线n'为第一次故障馈线；I、继发性故障区间划分判定继发性故障时刻为t0+gΔt；并将故障时刻t0至继发性故障时刻t0+gΔt之间的时间段划定为第一次故障区间F1，F1＝[t0,t0+gΔt]；将继发性故障时刻t0+gΔt至第一工频周期末时刻t0+GΔt为继发性故障区间F2，F2＝(t0+gΔt,t0+GΔt]；J、进行步骤E-H步的操作，并在步骤E中令G＝g，得到第一次故障馈线n'；随即进行步骤K的操作；K、构造继发性故障区间的小波时频谱矩阵将馈线n在继发性故障区间F2内的小波高频系数矩阵A中g+1到G列的元素进行P等分求和，并与相邻采样时刻的时间差Δt相乘,得到继发性故障区间F2内的M层P列的小波时频谱矩阵其中的第m层第p列的元素为,p＝1,2,......,P且(G-g)能被P整除；L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑继发性故障的配电网故障选线方法，其步骤如下：A、采样通过变电站的母线零序电压互感器对配电网母线零序电压进行采样，获得当前采样时刻t的母线零序电压的有效值u0(t)；如当前采样时刻t的母线零序电压的有效值u0(t)小于0.15up，其中up为母线正常运行时相电压的有效值；则判定配电网中变电站馈送区域不存在接地故障，重复以上操作；否则，判定配电网中变电站馈送区域存在接地故障，令当前采样时刻t为故障时刻t0，并进行B步的操作；B、馈线零序电流计算将故障时刻t0起一个工频交流周期内所有采样时刻的馈线n的A相电流采样值ia,n(t0+Δt),ia,n(t0+2Δt),...,ia,n(t0+gΔt),...,ia,n(t0+GΔt)，构成馈线n的A相电流采样序列Ia,n；即Ia,n＝[ia,n(t0+Δt),ia,n(t0+2Δt),...,ia,n(t0+gΔt),...,ia,n(t0+GΔt)]；其中，n为配电网中变电站的馈线的序号，n＝1,2,......,N，N为配电网中变电站的馈线总数，g为故障时刻t0起一个工频交流电周期内的采样时刻的序号，g＝0,1,2,......,G，G为故障时刻t0起一个工频交流电周期内的采样时刻的总数、G的取值为10‑200，Δt为相邻采样时刻的时间差；将故障时刻t0起一个工频交流周期内所有采样时刻的馈线n的B相电流采样值ib,n(t0+Δt),ib,n(t0+2Δt),...,ib,n(t0+gΔt),...,ib,n(t0+GΔt),构成馈线n的B相电流采样序列Ib,n；即Ib,n＝[ib,n(t0+Δt),ib,n(t0+2Δt),...,ib,n(t0+gΔt),...,ib,n(t0+GΔt)]；将故障时刻t0起一个工频交流周期内所有采样时刻的馈线n的C相电流采样值ic,n(t0+Δt),ic,n(t0+2Δt),...,ic,n(t0+gΔt),...,ic,n(t0+GΔt),构成馈线n的C相电流采样序列Ic,n；即Ic,n＝[ic,n(t0+Δt),ic,n(t0+2Δt),...,ic,n(t0+gΔt),...,ic,n(t0+GΔt)]；然后，计算出故障后一个工频交流周期内的馈线n的零序电流值序列I0,n，...

【技术特征摘要】
1.一种考虑继发性故障的配电网故障选线方法，其步骤如下：A、采样通过变电站的母线零序电压互感器对配电网母线零序电压进行采样，获得当前采样时刻t的母线零序电压的有效值u0(t)；如当前采样时刻t的母线零序电压的有效值u0(t)小于0.15up，其中up为母线正常运行时相电压的有效值；则判定配电网中变电站馈送区域不存在接地故障，重复以上操作；否则，判定配电网中变电站馈送区域存在接地故障，令当前采样时刻t为故障时刻t0，并进行B步的操作；B、馈线零序电流计算将故障时刻t0起一个工频交流周期内所有采样时刻的馈线n的A相电流采样值ia,n(t0+Δt),ia,n(t0+2Δt),...,ia,n(t0+gΔt),...,ia,n(t0+GΔt)，构成馈线n的A相电流采样序列Ia,n；即Ia,n＝[ia,n(t0+Δt),ia,n(t0+2Δt),...,ia,n(t0+gΔt),...,ia,n(t0+GΔt)]；其中，n为配电网中变电站的馈线的序号，n＝1,2,......,N，N为配电网中变电站的馈线总数，g为故障时刻t0起一个工频交流电周期内的采样时刻的序号，g＝0,1,2,......,G，G为故障时刻t0起一个工频交流电周期内的采样时刻的总数、G的取值为10-200，Δt为相邻采样时刻的时间差；将故障时刻t0起一个工频交流周期内所有采样时刻的馈线n的B相电流采样值ib,n(t0+Δt),ib,n(t0+2Δt),...,ib,n(t0+gΔt),...,ib,n(t0+GΔt),构成馈线n的B相电流采样序列Ib,n；即Ib,n＝[ib,n(t0+Δt),ib,n(t0+2Δt),...,ib,n(t0+gΔt),...,ib,n(t0+GΔt)]；将故障时刻t0起一个工频交流周期内所有采样时刻的馈线n的C相电流采样值ic,n(t0+Δt),ic,n(t0+2Δt),...,ic,n(t0+gΔt),...,ic,n(t0+GΔt),构成馈线n的C相电流采样序列Ic,n；即Ic,n＝[ic,n(t0+Δt),ic,n(t0+2Δt),...,ic,n(t0+gΔt),...,ic,n(t0+GΔt)]；然后，计算出故障后一个工频交流周期内的馈线n的零序电流值序列I0,n，其中，i0,n(t0+gΔt)为馈线n在采样时刻(t0+gΔt)的零序电流值；C、零序电流小波奇异熵测度计算将故障后一个工频交流周期内的馈线n的零序电流值序列I0,n，进行M层离散小波变换并重构，得到大于100Hz的M层G列的小波高频系数矩阵A，am(t0+gΔt)为矩阵A中的第m层、第g列的高频小波重构系数；其中，小波高频系数矩阵A的层数、M的取值为2～10；对小波高频系数矩阵A进行奇异值分解变换和信息熵计算，得到馈线n的小波奇异熵测度值序列Wn＝[wn(t0+Δt),wn(t0+2Δt)，......

【专利技术属性】
技术研发人员：张姝，肖先勇，汪颖，张文海，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51