配电网馈线单相接地故障依据理论准则实现保护的方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网馈线单相接地故障依据理论准则实现保护的方法，旨在提供一种有高灵敏度和高可靠性的配电网馈线单相接地故障保护方法。该方法是采用三相式暂态电流分量正交小波分解或改进小波包分解算法提取相暂态分量单一或组合特征频带的特征值，用故障相与非故障相的频带特征值之间的固定理论性判断准则，区分故障相与非故障相。保护采用组合启动方式。本发明专利技术能有效克服和抑制过渡电阻、故障距离、负载不对称、间隙弧光接地等影响因素，对任何配电网的任何接地模式的馈线都毋须现场整定和调试，有利于推动配电网的自动化功能。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种配电网馈线的保护方法，更具体的说，是涉及一种配电网馈线单相接地故障的保护方法。
技术介绍
在中性点非有效接地方式(包括经消弧线圈接地、中性点经高阻接地或中性点不接地方式)的系统中，目前对馈线单相接地故障的检测大多是采用选线方式，该基本原理是稳态零序功率方向或称零序方向，即要求与母线所有相联馈线应采集稳态零序电流、零序方向(指各馈线稳态零序电流与母线零序电压形成的方向)。具体实现模式有两种①全集中式结构模式，即在变电站内配置专用的单相接地故障选线装置，由该装置集中采集所有馈线的I0和对应母线的3U0进行相位和幅值计算，由该装置的选线软件模块先按方向条件选出，再进一步按其I0大小进行选线排序；②分布和集中的混合模式，在变电站综合自动化系统中，各馈线I0和3U0是由分布式的馈线间隔单元来采集数据和计算的，通过变电站内部通信总线上传到监控系统，由3U0启动嵌入在监控系统中的专用选线模块完成方向和幅值的选线排序。该类原理因易受系统运行方式和故障状态等因素的影响，不能准确选择出故障馈线，现场运行可靠性很不高，准确率差，约有50％装置退下来。针对存在问题，都在致力于相关的研究，但提出的仍属稳态分量或序分量的接地保护原理，故仍然是属于局部改进而不能根本消除实质性问题[1-2]，也有用基于暂态分量的小波或小波包的保护原理[3]和选线原理[4-5]的，它们基本克服了稳态分量的局限性，文献[3]是用固定的特征频带，对不同故障特征的判定会存在不确定因素；文献[4-5]实现原理上是属选线模式，所以存在装置的复杂性和不利于自动化的实现。曾祥君，尹项根，张哲，陈德树，文明浩(Zeng Xiangjun，Yin Xianggen，Zhang Zhe，ChenDeshu，Wen Minghao).零序导纳法馈线接地保护的研究(Study on feeder grounding faultprotection based on zero sequence admittance).中国电机工程学报(Proceedings of theCSEE)，2001，21(4)5～10[2]李孟秋，王耀南，王辉，吴政球(Li Meng-qiu，Wang Yao-nan，Wang Hui，Wu Xheng-qiu).小电流接地系统单相接地故障点探测方法的研究(A new approach on detecting thesingle-to-ground fault location on power system with neutral unearthed).中国电机工程学报(Proceedings of the CSEE)，2001，21(10)6-9，23[3]Oinis Chaari，Michel Meunier，Francoise Brouaye.WaveletsA New Tool for the ResonantGrounded Power Distribution Systems Relaying.IEEE Trans.on Power Delivery，Vol.11，No.3，July 19961301～1308[4]毛鹏，孙雅明，张兆宁，杜红卫(Mao Peng，Sun Yarning，Zhang Zhaoning，Du Hongwei).小波包在配电网单相接地故障选线中的应用(Wavelets packet based detection ofphase-to-ground fault in distribution automation system).电网技术(Power SystemTechnology)，2000，24(6)9～13’17[5]贾清泉，刘连光，杨以涵，宋家骅(Jia Qingquan，Liu Lianguang，Yang Yihan，Song Jiahua).应用小波检测故障突变特性实现配电网小电流故障选线保护(Abrupt change detection withwavelet for small current fault relaying).中国电机工程学报(Proceedings of the CSEE)，2001，21(10)78～82。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有馈线保护技术中的不足处，提供一种具有高灵敏度和高可靠性的配电网馈线单相接地故障保护方法。本专利技术通过下述技术方案实现一种，包括如下步骤(1)由中断采集和数据处理模块判断，如果保护启动条件满足，则进行馈线的单相接地故障分析作数据预处理根据故障前后各相电流变化量按照公式(1-1)求取各相故障暂态电流分量Δi，并放数据保存区；Δi＝i后-i前(1-1)式中i后为单相接地故障后采集的故障电流瞬时值，i前为单相接地故障前采集的负荷电流瞬时值。(2)进入保护故障分析处理模块，首先对各相Δi进行正交小波或小波包分解，提取能反映接地故障的特征频带信息；按式(1-2)求取相应的分解序列； 其中设cj(n)为待分解的信号，进行1次正交小波分解可得到平滑信息cj+1(n)和细节信息dj+1(n)。｛hn}和｛gn}为多尺度分析(MRA)中定义的共轭滤波器；(3)根据公式(1-3)求取馈线三相故障暂态电流分量分解序列中特征频带上的特征值；PI(j)=Σk|WTjk|---(1-3)]]>式中｛WTjk}为小波分解后第j频带上的分解序列；PI(j)为第j时频带上的1范数；(4)选取三相中的最大特征值作为故障相，并与其它两相的特征值作比较，如果特征比值大于理论准则值KSET＝(1.9～2.0)，则该馈线是单相接地故障线，可跳闸或发出信号；如果比值小于理论准则值，则该馈线是健康馈线。对于中性点不接地模式求取三相暂态电流分量用二层正交小波分解序列；对于谐振接地模式求取4层或5层正交小波或小波包分解序列。本专利技术具有下述有益效果该保护方法可广泛用于电力系统非有效接地的任何配电网系统中；并可融合于现变电站综合自动化系统的分布式馈线保护间隔单元中，简化结构降低费用；利于推动配电网的自动化功能。由于该保护方法是属理论性的准则判断，能有效克服和抑制过渡电阻、故障距离、负载不对称、间隙弧光接地等影响因素；对任何配电网的任何接地模式的馈线都毋须现场整定和调试，该保护具有高的灵敏度和可靠性；它解决了长期存在于配电系统中的技术难点，具有广阔的应用前景和高的经济效益。附图说明图1为分布式间隔单元主程序中的中断处理模块流程图；图2为分布式间隔单元主程序中的故障处理模块流程图。具体实施例方式在配网非有效接地系统中，由于其运行方式多变、故障类型和特征的复杂性，为了确保所提取各相故障暂态电流分量(TCC——Transient Current Component)中的特征频带信息分析的有效性，首先要消除正常负载电流的影响，按照下述公式(1)求取故障电流暂态分量。Δi＝i后-i前(1)其中i后为单相接地故障后采集的故障电流瞬时值，i前为单相接地故障前采集的对应的负荷电流瞬时值。再对故障暂态分量进行正交小波或小波包分解，提取能反映故障接地的特征频带信息。令cj(n)为待分解的信号，进行1次正交小波分解可得到平滑信息cj+1(n)和细节信息dj本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网馈线单相接地故障依据理论准则实现保护的方法，其特征是，包括如下步骤：（１）由中断采集和数据处理模块判断，如果保护启动条件满足，则进行馈线的单相接地故障分析作数据预处理：根据故障前后各相电流变化量按照公式（１－１）求取各相故障暂态电流分量Δｉ，并放数据保存区；Δｉ＝ｉ↓［后］－ｉ↓［前］（１－１）式中ｉ↓［后］为单相接地故障后采集的故障电流瞬时值，ｉ↓［前］为单相接地故障前采集的负荷电流瞬时值。（２）进入保护故障分析处理模块，首先对各相Δｉ进行正交小波或小波包分解，提取能反映接地故障的特征频带信息；按式（１－２）求取相应的分解序列；＊＊＊（１－２）其中：设ｃ↓［ｊ］（ｎ）为待分解的信号，进行１次正交小波分解可得到平滑信息ｃ↓［ｊ＋１］（ｎ）和细节信息ｄ↓［ｊ＋１］（ｎ）。｛ｈ↓［ｎ］｝和｛ｇ↓［ｎ］｝为多尺度分析（ＭＲＡ）中定义的共轭滤波器；（３）根据公式（１－３）求取馈线三相故障暂态电流分量分解序列中特征频带上的特征值；ＰＩ（ｊ）＝＊│ＷＴｊ↓［ｋ］│（１－３）式中｛ＷＴｊ↓［ｋ］｝为小波分解后第ｊ频带上的分解序列；ＰＩ（ｊ）为第ｊ时频带上的１范数；（４）选取三相中的最大特征值作为故障相，并与其它两相的特征值作比较，如果特征比值大于理论准则值Ｋ↓［ＳＥＴ］＝（１．９～２．０），则该馈线是单相接地故障线，可跳闸或发出信号；如果比值小于理论准则值，则该馈线是健康馈线。...

【技术特征摘要】
1.一种配电网馈线单相接地故障依据理论准则实现保护的方法，其特征是，包括如下步骤(1)由中断采集和数据处理模块判断，如果保护启动条件满足，则进行馈线的单相接地故障分析作数据预处理根据故障前后各相电流变化量按照公式(1-1)求取各相故障暂态电流分量Δi，并放数据保存区；Δi＝i后-i前(1-1)式中i后为单相接地故障后采集的故障电流瞬时值，i前为单相接地故障前采集的负荷电流瞬时值。(2)进入保护故障分析处理模块，首先对各相Δi进行正交小波或小波包分解，提取能反映接地故障的特征频带信息；按式(1-2)求取相应的分解序列； 其中设cj(n)为待分解的信号，进行1次正交小波分解可得到平滑信息cj+1(n)和细节信息dj+1(n)。｛hn}和｛gn}为多尺度分析(MRA)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雅明，苗友忠，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]