一种配电网单相接地故障选线方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网单相接地故障选线方法，具体按照以下步骤实施：在配电网发生单相接地时，采集各馈线三相电流I

【技术实现步骤摘要】
一种配电网单相接地故障选线方法
本专利技术属于配电网故障判别
，具体涉及一种配电网单相接地故障选线方法。
技术介绍
电能是企业生产、日常生活等各个方面的重要能源,配电网则承担着将电能从发电厂(变电站)输送到电力用户的重任。因此，配电网系统的运行安全和可靠性直接关系到了各电力用户的用电利益。配电网发生单相接地故障后，故障电流微弱，故障特征不够明显，加之随机因素及不稳定电弧的影响，使得目前所提出的多种选线方法面临现场应用适应性不强、容易发生误判等问题，因此，有必要进一步研究配电网的故障选线问题，以期提出新的选线方法以解决目前的问题。另一方面，现有选线判据大多从宏观角度去测度故障波形，比如，采用相关分析法测度1个周波内波形相似性、采用首半波法测度故障初始极性等，宏观法大多从波形整体趋势、极性特性、能量大小等方面进行故障测度，在选线研究的早期实践中起到了积极作用，但在极端故障工况下易发生误判，原因在于，波形整体趋势、极性特性等容易受故障时刻、接地电阻大小等影响。因此，有必要转变研究思路，探讨从微观特征量角度对故障特征进行测度，找出受极端工况影响最小，且最能反映故障剧烈程度的特征点，在此基础上，构建新的故障选线判据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种配电网单相接地故障选线方法，解决了传统单相接地故障选线方法易发生误判断的问题。本专利技术采用的第一种技术方案是，一种配电网单相接地故障选线方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、在配电网发生单相接地时，采集各馈线三相电流Ia、Ib、Ic，计算得各馈线零序电流I0；步骤2、对I0进行变分模态分解得到k个模态；步骤3、对k个模态计算峭度值，选取峭度值最大的模态；步骤4、对选取的模态进行一阶差分运算，将差分模值最大的点确定为奇异值点，找出模态中奇异点对应的幅值，相位；步骤5、计算奇异值点处故障馈线与健全馈线间的内积；步骤6、计算综合点积并进行标准化处理；步骤7、设置阈值，并与选线判据的计算结果进行对比，判断是否满足判据要求得出结果。本专利技术的特点还在于：步骤2具体过程为：步骤2.1、通过Hilbert变换，得到各模态uk(t)的解析信号，进而得到其单边频谱：步骤2.2、对各模态解析信号混合，预估中心频率e-jωkt，将每个模态的频谱调制到相应的基频带：步骤2.3、计算以上解调信号梯度的平方范数，估计出各模态信号带宽，受约束的变分问题如下：其中，{uk}＝{u1,…，uK}，其中{uk}为求取的各模态；{ωk}＝{ω1,…，ωK}，{ωk}为各分量中心频率δ(t)为单位脉冲函数；为函数关于t的偏导数；j为虚数；*为卷积符号；步骤2.4、求解变分问题，获得k个模态函数，将k个模态函数作为k个模态。步骤2.4具体过程为：步骤2.4.1、引入二次惩罚因子α和扩展的拉格朗日惩罚算子λ(t)，将式(3)中带有约束条件的变分问题转化为无约束条件的变分问题，转化为：步骤2.4.2、通过VMD算法，迭代更新式(4)中的uk，ωk,λ，迭代过程中得到的特征分量作为模态。通过VMD算法，迭代更新式(4)中的μk，ωk，λ过程为：步骤a、取ωk等于等于步骤b、初始化和n；步骤c、根据公式更新ωk；根据公式更新uk；根据公式更新λ；步骤d、给定判别精度e＞0，若则停止迭代，否则返回步骤b。步骤3计算峭度值的公式为：K＝E(x-μ)4/σ4其中，μ为模态x的均值，σ为模态x的标准差。步骤5具体过程为：任意两条馈线零序电流i0j，i0k的内积变换表示为：i0j·i0k＝|i0j||i0k|cosθjk(13)计算内积的过程如下：以故障馈线l1，健全馈线l2，l3，……ln为例：在奇异值点附近，故障馈线与健全馈线的相位反相；同时，健全馈线间的相位同相，也即：所以，式(14)进一步推导为：步骤6具体过程为：定义馈线lj在奇异值点上的综合点积为：为消除过渡电阻值大小对判据的影响，对各馈线的综合内积进行标准化，标准化计算式如下：其中，则εj的均值为0，而方差为1，且无量纲。步骤7具体过程为：设置阈值δ，判断标准化后的综合点积满足以下哪种判据：分支馈线判据：当εd＝εmax-εmin≥δ时，判断为馈线故障，εmin对应的馈线为故障馈线；母线判据：当εd＝εmax-εmin<δ，判断为母线故障。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种配电网单相接地故障选线方法，提出基于微观特征量测度的内积变换配电网故障选线方法，能有效的提高故障选线结果的准确性，避免现有选线方法在极端故障工况下易发生误判的问题。附图说明图1为本专利技术中一种配电网单相接地故障选线方法流程图；图2为实例验证的一种谐振接地配电网。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进行详细说明。本专利技术一种配电网单相接地故障选线方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：步骤1、在配电网发生单相接地时，采集各馈线三相电流Ia、Ib、Ic，计算得各馈线零序电流I0；步骤2、对I0进行变分模态分解得到k个模态；具体过程为：步骤2.1、通过Hilbert变换，得到各模态uk(t)的解析信号，进而得到其单边频谱：步骤2.2、对各模态解析信号混合，预估中心频率e-jωkt，将每个模态的频谱调制到相应的基频带：步骤2.3、计算以上解调信号梯度的平方范数，估计出各模态信号带宽，受约束的变分问题如下：其中，{uk}＝{u1,…，uK}，其中{uk}为求取的各模态；{ωk}＝{ω1，…，ωK}，{ωk}为各分量中心频率δ(t)为单位脉冲函数；θt为函数关于t的偏导数；j为虚数；*为卷积符号；步骤2.4、求解变分问题，获得k个模态函数，将k个模态函数作为k个模态。具体过程为：步骤2.4.1、引入二次惩罚因子α和扩展的拉格朗日惩罚算子λ(t)，将式(3)中带有约束条件的变分问题转化为无约束条件的变分问题，其中二次惩罚因子可在高斯噪声存在的情况下保证信号的重构精度，拉格朗日算子使得约束条件保持严格性，转化为：步骤2.4.2、通过VMD算法，迭代更新式(4)中的uk,ωk,λ，迭代过程中得到的特征分量作为模态。通过VMD算法，迭代更新式(4)中的μk,ωk，λ过程为：步骤a、取ωk等于等于的取值问题可表述为：利用Parseval/Plancherel傅里叶等距变换，将式(5)转变到频域：将第1项的ω用ω-ωk代替将公式(7)转换为非负频率区间积分的形式：...

【技术保护点】
1.一种配电网单相接地故障选线方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1、在配电网发生单相接地时，采集各馈线三相电流I

【技术特征摘要】
1.一种配电网单相接地故障选线方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、在配电网发生单相接地时，采集各馈线三相电流Ia、Ib、Ic，计算得各馈线零序电流I0；
步骤2、对I0进行变分模态分解得到k个模态；
步骤3、对k个模态计算峭度值，选取峭度值最大的模态；
步骤4、对选取的模态进行一阶差分运算，将差分模值最大的点确定为奇异值点，找出模态中奇异点对应的幅值，相位；
步骤5、计算奇异值点处故障馈线与健全馈线间的内积；
步骤6、计算综合点积并进行标准化处理；
步骤7、设置阈值，并与选线判据的计算结果进行对比，判断是否满足判据要求得出结果。


2.根据权利要求1所述一种配电网单相接地故障选线方法，其特征在于，步骤2具体过程为：
步骤2.1、通过Hilbert变换，得到各模态uk(t)的解析信号，进而得到其单边频谱：



步骤2.2、对各模态解析信号混合，预估中心频率将每个模态的频谱调制到相应的基频带：



步骤2.3、计算以上解调信号梯度的平方范数，估计出各模态信号带宽，受约束的变分问题如下：



其中，{uk}＝{u1,…，uK}，其中{uk}为求取的各模态；{ωk}＝{ω1,…，ωK}，{ωk}为各分量中心频率δ(t)为单位脉冲函数；为函数关于t的偏导数；j为虚数；*为卷积符号；
步骤2.4、求解变分问题，获得k个模态函数，将k个模态函数作为k个模态。


3.根据权利要求2所述一种配电网单相接地故障选线方法，其特征在于，步骤2.4具体过程为：
步骤2.4.1、引入二次惩罚因子α和扩展的拉格朗日惩罚算子λ(t)，将式(3)中带有约束条件的变分问题转化为无约束条件的变分问题，转化为：



步骤2.4.2、通过VMD算法，迭代更新式(4)中的uk,ωk,λ，迭代过程中得到的特征分量作为模态。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：李轶，赵航，张怀春，赵召，段科峰，
申请(专利权)人：陕西省地方电力集团有限公司咸阳供电分公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61