一种基于改进的MEEMD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改进的MEEMD的单相接地故障选线方法，选取故障后两个工频周期的零序电流，通过改进的MEEMD对零序电流进行分解重构；对重构信号进行Hilbert变换，提取瞬时相位与瞬时幅值，利用瞬时相位与瞬时幅值计算瞬时相角与线路能量，然后判断相位角差的绝对值大小以及瞬时能量占比大小；当两个判据同时满足某条线路的故障条件时，则该线路为故障线路。本发明专利技术的方法拥有较高的自适应性，无需基函数的设置，对不同故障情况下的零序电流均有较好的适应性；本方法自带滤波除噪算法，更适用于实际单相接地故障的故障选线；本选线方法相较于MEEMD算法拥有更优的除噪效果、更优的频率划分效果以及更短的运行时间。

A method of fault line selection for single phase to earth fault based on improved meemd

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进的MEEMD的单相接地故障选线方法
本专利技术涉及一种基于改进的MEEMD的单相接地故障选线方法，特别是一种用于中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的选线方法，属于电力系统故障选线

技术介绍
随着现代科技的发展，自动化采煤设备陆续被采用，矿井负荷进一步加大，供电线路持续增多，并且矿井工作环境恶劣，噪声影响更加明显，单相接地故障发生几率不断增高，目前已提出的五次谐波保护法、零序电流有功分量保护法、首半波法、注入信号法等均不再适用，因此对实际故障信号进行快速正确的故障选线具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于改进的MEEMD的单相接地故障选线方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造本专利技术提供一种基于改进的MEEMD的单相接地故障选线方法，目的是解决谐振接地系统单相接地故障选线准确度低、可靠性差的难题。该方法在不同接地电阻、故障初相角、消弧线圈补偿度、故障位置等因素影响下均能够快速进行正确选线，完全适用于中性点经消弧线圈接地的供配电系统。本专利技术的技术方案如下：一种基于改进的MEEMD的单相接地故障选线方法，包括步骤：当母线零序电压瞬时值大于整定值时，以10kHz的采样频率记录各条线路故障发生后两个工频周期的零序电流；利用CEEMD算法对各条线路故障发生后两个工频周期的零序电流信号进行CEEMD分解，得到一系列由高频到低频的imfn分量；通过PE熵算法去除imfn分量中的噪声分量，得到N个去噪后的imfn分量；对去噪后的imf2至imfN共N-1个分量进行累加重构得到重构信号；对重构信号进行Hilbert变换，得到重构信号的瞬时相位与瞬时幅值，通过瞬时相位计算瞬时相角，通过瞬时幅值计算能量；对故障发生时刻各条线路的瞬时相角θ(t)做差并求绝对值，并对各条线路的能量P求其在总线路能量中的能量占比，若存在一条线路与其余线路的瞬时相角差的绝对值≥60°，并且该线路的能量占比≥0.5，则判断该线路为故障线路并输出线路编号；若每条线路与其余线路的瞬时相角差的绝对值<60°，并且每条线路的能量占比均<0.5，则判断为母线故障并输出母线编号；判断瞬时相角选线结果与线路能量占比选线结果是否相同，若选线结果相同则完成选线并输出故障线路编号或母线编号；若选线结果不同，则对CEEMD分解过程中多添加10对高斯白噪声进行分解，重复该过程3次，若某次瞬时相角选线结果与线路能量占比选线结果相同则完成选线并输出故障线路编号或母线编号，否则统计两种判据选线3次的结果并对每条线路或母线选择出来的次数进行概率统计，根据概率最高的原则进行故障的判断并输出故障线路编号或母线编号，完成选线。其中，在对重构信号进行Hilbert变换，得到重构信号的瞬时相位与瞬时幅值，通过瞬时相位计算瞬时相角，通过瞬时幅值计算能量的步骤中，瞬时相角θ(t)和能量P的计算公式表示为：其中，x(t)表示重构信号，为重构信号的瞬时相位，A(t)为重构信号的瞬时幅值。其中，瞬时相角选线过程中，判断公式表示为：其中，i,j,k,n表示不同的线路编号，i≠j≠k≠n；θn,θi,θj,θk表示不同线路故障时刻的瞬时相角。其中，线路能量占比选线过程中，判断公式表示为：其中，P1,P2,P3...Pm分别表示不同线路的能量；Pn表示测试线路的能量。本专利技术中的一种基于改进的MEEMD的单相接地故障选线方法选取故障后两个工频周期的零序电流，通过改进的MEEMD对零序电流进行分解重构；对重构信号进行Hilbert变换，提取瞬时相位与瞬时幅值，利用瞬时相位与瞬时幅值计算瞬时相角与线路能量，然后判断相位角差的绝对值大小以及瞬时能量占比大小；当两个判据同时满足某条线路的故障条件时，则该线路为故障线路。本专利技术的方法拥有较高的自适应性，无需基函数的设置，对不同故障情况下的零序电流均有较好的适应性；本方法自带滤波除噪算法，更适用于实际单相接地故障的故障选线；本选线方法相较于MEEMD算法拥有更优的除噪效果、更优的频率划分效果以及更短的运行时间。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术中性点经消弧线圈接地的供电系统仿真模型。图2是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路1的零序电流波形。图3是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路2的零序电流波形。图4是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路3的零序电流波形。图5是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路4的零序电流波形。图6是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时各条线路经过改进的MEEMD分解后的重构零序电流波形。图7是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路1的重构信号经过Hilbert变换得到的瞬时相位。图8是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路2的重构信号经过Hilbert变换得到的瞬时相位。图9是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路3的重构信号经过Hilbert变换得到的瞬时相位。图10是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路4的重构信号经过Hilbert变换得到的瞬时相位。图11是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路1的重构信号经过Hilbert变换得到的瞬时幅值。图12是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路2的重构信号经过Hilbert变换得到的瞬时幅值。图13是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路3的重构信号经过Hilbert变换得到的瞬时幅值。图14是本专利技术具体实施例中线路4发生单相接地故障时线路4的重构信号经过Hilbert变换得到的瞬时幅值。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术提供了一种基于改进的MEEMD的单相接地故障选线方法，按照如下具体步骤进行实现：(1)当母线零序电压瞬时值u0(t)>整定值时，单相接地故障选线算法启动并以10kHz的采样频率记录各条线路故障发生后两个工频周期的零序电流i0(t)；(2)利用CEEMD算法对各条线路故障发生后两个工频周期的零序电流信号i0(t)进行CEEMD分解，得到一系列由高频到低频的imfn分量；(3)通过PE熵算法去除imfn噪声分量，得到N个新的imfn分量；(4)对imf2至imfN共N-1个分量进行累加重构得到重构信号x(t)，可表示为：上式中N为CEEMD分解得到的imf个数；n＝2表示CEEMD分解得到的第二个imf分量；(5)对重构信号x(t)进行Hilbert变换得到重构信号x(t)的瞬时相位与瞬时幅值A(t)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进的MEEMD的单相接地故障选线方法，其特征在于，包括下列具体步骤：/n当母线零序电压瞬时值大于整定值时，以10kHz的采样频率记录各条线路故障发生后两个工频周期的零序电流；/n利用CEEMD算法对各条线路故障发生后两个工频周期的零序电流信号进行CEEMD分解，得到一系列由高频到低频的imf

【技术特征摘要】
1.一种基于改进的MEEMD的单相接地故障选线方法，其特征在于，包括下列具体步骤：
当母线零序电压瞬时值大于整定值时，以10kHz的采样频率记录各条线路故障发生后两个工频周期的零序电流；
利用CEEMD算法对各条线路故障发生后两个工频周期的零序电流信号进行CEEMD分解，得到一系列由高频到低频的imfn分量；
通过PE熵算法去除imfn分量中的噪声分量，得到N个去噪后的imfn分量；
对去噪后的imf2至imfN共N-1个分量进行累加重构得到重构信号；
对重构信号进行Hilbert变换，得到重构信号的瞬时相位与瞬时幅值，通过瞬时相位计算瞬时相角，通过瞬时幅值计算能量；
对故障发生时刻各条线路的瞬时相角θ(t)做差并求绝对值，并对各条线路的能量P求其在总线路能量中的能量占比，若存在一条线路与其余线路的瞬时相角差的绝对值≥60°，并且该线路的能量占比≥0.5，则判断该线路为故障线路并输出线路编号；若每条线路与其余线路的瞬时相角差的绝对值<60°，并且每条线路的能量占比均<0.5，则判断为母线故障并输出母线编号；
判断瞬时相角选线结果与线路能量占比选线结果是否相同，若选线结果相同则完成选线并输出故障线路编号或母线编号；若选线结果不同，则对CEEMD分解过程中多添加10对高斯白噪声进行分解，重复该过程3次，若某次...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿蒲龙，刘炳南，田慕琴，郑丽君，宋建成，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14