一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法技术

本发明专利技术提供一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法，包括当小电流接地系统发生单相接地故障时,记录该故障时刻前一个周期与后一个周期的暂态零序电流信号，获取暂态零序电流纯故障分量信号；将每条线路的暂态零序电流纯故障分量信号进行变异系数的求解，判断每条线路的极性是否相同，若极性相同，判断为母线故障；若极性唯一不同，判断为线路故障，且对应极性唯一不同的线路为待定故障线路；获取故障后的暂态零序电流信号，对每条线路的暂态零序电流信号进行变分模态分解，得到IMF分量；获取每条线路IMF分量的高阶累积量值，对应高阶累积量值最大的线路为待定故障线路，若双重待定故障线路选线结果相同，判断该线路为故障线路。本发明专利技术检测精度高，适用范围广，实用性强，广泛应用于电力系统中。

A Method for Selecting Small Current Grounding Lines Based on Variation Coefficient and Higher Order Cumulant

【技术实现步骤摘要】
一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法
本专利技术属于电力系统配电自动化技术及用电安全领域，涉及一种配电网中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的选线方法，具体涉及一种基于变异系数与高阶累积量的接地选线方法。
技术介绍
我国6～66kV供电系统普遍采用中性点非有效接地方式，包括中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点经电阻接地系统,称之为小电流接地系统,其优点在于接地电流小，系统能够继续运作1～2h，供电可行性高,但是发生永久性接地故障时，为了防止因非故障相电压升高、绝缘损坏而导致故障扩大,必须快速准确地选出故障线路并予以切除。小电流接地系统,特别是中性点经消弧线圈接地系统故障信号小,不易辨别,给继电保护和故障选线带来了很大的困难。目前小电流选线方法主要分为两类，基于稳态信号分析和暂态信号分析；由于故障电流的稳态分量较小,导致许多基于稳态分析的接地选线装置效果不佳，主要的暂态信号特征提取方法有：暂态能量法、S变换、普罗尼(Prony)算法、相关分析法、小波包分解、经验模态分解、集合模态分解、变分模态分解，希尔伯特-黄变换等。
技术实现思路
本专利技术是一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法，其目的为配电网中性点非有效接地系统提供一种准确性高、运行可靠的小电流接地选线方法，尤其是在判断母线故障时，方法简便、精确。为了达到上述目的,本专利技术提出的技术方案为一种基于变异系数与高阶累积量接地选线方法，包括如下步骤：步骤1、当小电流接地系统发生单相接地故障时，通过每条线路上的馈线装置，获取单相接地故障前一周期和故障后一周期的暂态零序电流；步骤2、获取每条线路暂态零序电流纯故障分量信号；对此信号进行变异系数的求解，根据每条线路变异系数的正负，判断每条线路的极性是否相同，若极性相同，判断为母线故障；若极性唯一不同，判断为线路故障，且对应极性唯一不同的线路为待定故障线路，并执行步骤3；步骤3、获取故障后每条线路的暂态零序电流信号；首先对该信号进行三层变分模态分解，得到每条线路的IMF分量；步骤4、根据步骤3得到每条线路的IMF分量，对IMF分量进行高阶累积量求解，得到每条线路的高阶累积量值，对应高阶累积量值最大的线路为待定故障线路；步骤5、利用步骤2中暂态零序电流变异系数和步骤4中IMF分量高阶累计量值，进行双重特征故障选线，若任意两重特征数据的选线结果相同，即为故障线路。综上所述,小电流接地系统中,一整条馈线为一条分支线路，在每条分支线路上装设检测装置或馈线自动化终端，本专利技术所述的一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法中，,当一条馈线发生单相接地故障时,根据各检测装置或馈线自动化终端的记录获取暂态零序电流纯故障分量信号；将每条线路的暂态零序电流纯故障分量信号进行变异系数的求解，判断每条线路的极性是否相同，若极性相同，判断为母线故障；若极性唯一不同，判断为线路故障，且对应极性唯一不同的线路为待定故障线路；获取故障后每条线路的暂态零序电流信号，对每条线路的暂态零序电流信号进行变分模态分解，得到IMF分量；获取每条线路IMF分量的高阶累积量值，对应高阶累积量值最大的线路为待定故障线路，若双重待定故障线路选线结果相同，判断该线路为故障线路。附图说明图1为本专利技术所述一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法的总体流程示意图。图2为本专利技术所述步骤2的具体流程示意图。图3为本专利技术所述步骤3的具体流程示意图。图4为本专利技术所述步骤4的具体流程示意图。图5为本专利技术实施例所述小电流接地系统架空线路输电模型示意图。图6为本专利技术实施例所述各线路IMF1-1分量。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。图1为本专利技术所述一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法的总体流程示意图。如图所示,本专利技术所述一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法,包括如下步骤：步骤1、当小电流接地系统发生单相接地故障时，通过每条线路上的馈线装置，获取单相接地故障前一周期和故障后一周期的暂态零序电流；步骤2、获取每条线路暂态零序电流纯故障分量信号；对此信号进行变异系数的求解，根据每条线路变异系数的正负，判断每条线路的极性是否相同，若极性相同，判断为母线故障；若极性唯一不同，判断为线路故障，且对应极性唯一不同的线路为待定故障线路，并执行步骤3；步骤3、获取故障后每条线路的暂态零序电流信号；首先对该信号进行三层变分模态分解，得到每条线路的IMF分量；步骤4、根据步骤3得到每条线路的IMF分量，对IMF分量进行高阶累积量求解，得到每条线路的高阶累积量值，对应高阶累积量值最大的线路为待定故障线路；步骤5、利用步骤2中暂态零序电流变异系数和步骤4中IMF分量高阶累计量值，进行双重特征故障选线，若任意两重特征数据的选线结果相同，即为故障线路。图2为本专利技术所述步骤2的具体流程示意图。如图所示,本专利技术所述步骤2具体包含以下步骤：步骤2.1、将获取到的故障后一周期的暂态零序电流减去故障前一周期的暂态零序电流，得到每条线路的暂态零序电流纯故障分量；步骤2.2、求取每条线路的暂态零序电流纯故障分量的标准差和平均值，每条线路的标准差与平均值的比值即为每条线路的变异系数；步骤2.3、比较每条线路变异系数的正负，若每条线路的变异系数正负相同，即为每条线路的极性相同，判断为母线故障，若极性唯一不同，则为线路故障，且对应极性唯一不同的线路为待定故障线路。本专利技术方法中，若只有一条线路的极性和其他线路不同，则该线路为故障线路，为进一步确定故障线路，执行后续步骤。图3为本专利技术所述步骤3的具体流程示意图。如图所示,本专利技术所述步骤3具体包含以下步骤：步骤3.1、获取故障后每条线路的暂态零序电流信号，对此信号进行2层分解，得到IMF1与IMF2；步骤3.2、对每条线路已获取到的IMF1分量再次进行2层变分模态分解，得到IMF1-1与IMF1-2；本专利技术方法中，通过两步分解可靠的提取出各线路暂态零序电流中的衰减直流分量和工频交流分量。图4为本专利技术所述步骤3的具体流程示意图。如图所示,本专利技术所述步骤4具体包含以下步骤：步骤4.1、对故障后每条线路的暂态零序电流信号进行3层变分模态分解后，得到IMF1-1分量x，根据每条线路的分量x可得到矩生成函数φ(ω)；步骤4.2、φ(ω)在原点的k阶导数就等于x的k阶矩，由k阶矩与k阶累积量的转换关系，可得到每条线路的三阶累积量；步骤4.3、对每条线路的三阶累积量求取绝对值；本专利技术方法中，高阶累积量可以检测各线路信号的非线性特性，若线路中有衰减直流分量，则高阶累积量能准确判断出各线路的特性，精确可靠判断出故障线路，当故障合闸角为90°时，衰减直流量近似为0，高阶累积量同样能准确判断出故障线路。本专利技术与现有技术相比,具有以下优势：1)本专利技术采用变异系数，判断经过全周相减法的暂态零序电流的极性，能够有效的判断母线是否故障，为线路故障的判断提供必要条件，且母线以及故障线路的判断不受过渡电阻与合闸角的影响。2)本专利技术采用变分模态分解来提取各线路的衰减直流分量和工频交流分量，并通过高阶累积量来判别各条线路的故障特征，该方法能够可靠有效的判断线路故障。3)本专利技术采用双重故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法,其特征在于,所述单相接地故障选线方法包括如下步骤：步骤1、当小电流接地系统发生单相接地故障时，通过每条线路上的馈线装置，获取单相接地故障前一周期和故障后一周期的暂态零序电流；步骤2、获取每条线路暂态零序电流纯故障分量信号；对此信号进行变异系数的求解，根据每条线路变异系数的正负，判断每条线路的极性是否相同，若极性相同，判断为母线故障；若极性唯一不同，判断为线路故障，且对应极性唯一不同的线路为待定故障线路，并执行步骤3；步骤3、获取故障后每条线路的暂态零序电流信号；首先对该信号进行三层变分模态分解，得到每条线路的IMF分量；步骤4、根据步骤3得到每条线路的IMF分量，对IMF分量进行高阶累积量求解，得到每条线路的高阶累积量值，对应高阶累积量值最大的线路为待定故障线路；步骤5、利用步骤2中暂态零序电流变异系数和步骤4中IMF分量高阶累计量值，进行双重特征故障选线，若任意两重特征数据的选线结果相同，即为故障线路。

【技术特征摘要】
2019.06.05 CN 20191048534871.一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法,其特征在于,所述单相接地故障选线方法包括如下步骤：步骤1、当小电流接地系统发生单相接地故障时，通过每条线路上的馈线装置，获取单相接地故障前一周期和故障后一周期的暂态零序电流；步骤2、获取每条线路暂态零序电流纯故障分量信号；对此信号进行变异系数的求解，根据每条线路变异系数的正负，判断每条线路的极性是否相同，若极性相同，判断为母线故障；若极性唯一不同，判断为线路故障，且对应极性唯一不同的线路为待定故障线路，并执行步骤3；步骤3、获取故障后每条线路的暂态零序电流信号；首先对该信号进行三层变分模态分解，得到每条线路的IMF分量；步骤4、根据步骤3得到每条线路的IMF分量，对IMF分量进行高阶累积量求解，得到每条线路的高阶累积量值，对应高阶累积量值最大的线路为待定故障线路；步骤5、利用步骤2中暂态零序电流变异系数和步骤4中IMF分量高阶累计量值，进行双重特征故障选线，若任意两重特征数据的选...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾志辉，肖宇，王晓卫，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41