基于WPT-HHT的小电流接地故障区段定位方法技术

本申请公开了基于WPT

Wpt-hht based localization method of small current grounding fault section

【技术实现步骤摘要】
基于WPT
‑
HHT的小电流接地故障区段定位方法


[0001]本申请涉及电网故障检测的
，具体而言，涉及基于WPT
‑
HHT的小电流接地故障区段定位方法。

技术介绍

[0002]在电力系统中，虽然小电流接地故障发生的概率高，但由于此类故障电流微弱，受故障点电弧不稳定及随机因素的影响，故障检测比较困难。目前，小电流接地故障的定位方法主要包括：注入法、稳态量比较法、暂态量比较法。由于小电流接地故障发生后，其故障暂态量比故障稳态量大很多，所以暂态量比较法成为小电流接地故障定位方面的研究热点。
[0003]在小电流接地故障暂态量比较法中，为了提高对微弱故障信号的辨识及特征提取能力，许多学者将时频分析方法引入到小电流接地故障定位方法中，包括小波包变换（Wavelet Packets Transform，WPT）、Ｓ变换、希尔伯特—黄变换（Hilbert
‑
Huang Transform, HHT）等。通过比较各个检测点故障暂态量的时频分析结果，根据故障暂态量随时间变化的频率分布、幅值大小，可以确定发生小电流接地故障的故障位置。
[0004]而现有技术中，主要是通过比较各个检测点故障暂态量的时频分析结果，根据故障暂态量随时间变化的频率分布、幅值大小，以确定发生小电流接地故障的故障位置。有学者提出一种基于小波包变换的利用整个子频带系数作为故障特征量的选线判据，但小波包变换中小波基的选择大多是根据经验所得，不同的小波基，变换结果不同，一定程度上影响了小电流接地故障定位方法的准确性；也有学者提出一种基于HHT变换的暂态零序电流波形时频局部特征识别的接地选线判据，HHT变换是一种自适应的时频分析方法，不需要选择基函数，但存在模态混叠的问题，影响对小电流接地故障暂态量分析的准确性，导致可能发生误判。因此，现有小电流故障定位方法的准确率仍然不高。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于：如何提高小电流故障定位方法的准确率。
[0006]本申请的技术方案是：提供了基于WPT
‑
HHT的小电流接地故障区段定位方法，该定位方法包括：步骤1，选取故障时刻起1/2个工频周期内各区段检测点的零模电流信号，并对零模电流信号进行分解与重构，得到多个窄带信号；步骤2，对多个窄带信号进行经验模态分解，生成经验模态函数IMF，并计算经验模态函数IMF与零模电流信号之间的相关系数；步骤3，选取大于阈值的相关系数对应的经验模态函数IMF，记作真实经验模态函数IMF，并进行Hilbert变换，得到Hilbert谱；步骤4，采用带通滤波法，根据Hilbert谱，计算各区段检测点的零模电流信号的分块时频矩阵；步骤5，根据分块时频矩阵，计算相邻两个区段检测点之间的相关系数，选取相关系数的最小值对应的相邻两个区段检测点，记作故障区段，其中，相邻两个区段检测点之间的相关系数的计算公式为：
式中，为区段检测点A与区段检测点B之间的相关系数，为区段检测点A的分块时频矩阵，为区段检测点B的分块时频矩阵。
[0007]上述任一项技术方案中，进一步地，故障时刻为当判定中性点瞬时电压U0大于额定相电压最大值U
m
的15％的时刻。
[0008]上述任一项技术方案中，进一步地，步骤2中，相关系数的计算公式为：式中，x为经验模态函数IMF，y为零模电流信号；x
i
为经验模态函数IMF中第i个采样点的信号幅值，y
i
为零模电流信号中第i个采样点的信号幅值，n为采样点个数。
[0009]上述任一项技术方案中，进一步地，步骤3中，Hilbert谱的计算公式为：式中，为Hilbert谱，为在采样时刻t时的信号幅值，α
i
(t)为真实经验模态函数IMF经Hilbert变换后的幅值函数，为真实经验模态函数IMF经Hilbert变换后的相位函数，t为零模电流信号的采样时刻，i为经验模态函数IMF的编号。
[0010]上述任一项技术方案中，进一步地，分块时频矩阵的计算公式为：式中，为第i个区段检测点的分块时频矩阵，M为频带数，N为时段数，为第m频带的第n个时段的小波能量，对应的计算公式为：式中，k为每一时段H等分后的时段编号，H为时段总数，为频带m在时段n内的第k个时段编号对应的幅值，为每一时段H等分所占的时间。
[0011]本申请的有益效果是：本申请中的技术方案，充分考虑了小电流接地故障的暂态量特征，选取各个区段检测点的零模电流为故障特征量，首先对零模电流信号进行小波包变换，将零模电流信号分解得到窄带信号，再进行Hilbert变换，并通过相关系数法筛去经验模态分解EMD分解中产生的虚假经验模态函数IMF，得到各区段检测点的暂态零模电流信号的Hilbert谱及分块时频矩阵，以改善了传统HHT方法存在的模态混叠问题；然后对各个区段检测点的分块时频
矩阵进行相关分析并计算相关系数计算，选取最小值对应的两个区段检测点作为故障区段，提高了小电流故障定位方法的准确率，有助于快速确定故障区段。
[0012]通过仿真结果表明，在不同故障合闸角、不同接地电阻等故障条件下，本申请中的定位方法，计算出的故障区段两侧区段检测点零模电流信号对应的分块时频矩阵的相关系数总是小于非故障区段两侧检测点对应的相关系数，即使在故障角较小、过渡电阻较大极端条件下，也可以准确判断故障区段；而基于传统HHT的小电流区段定位方法存在误判，因此，本申请中的技术方案提高了小电流接地故障区段定位的准确度。
附图说明
[0013]本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本申请的一个实施例的基于WPT
‑
HHT的小电流接地故障区段定位方法的示意流程图；图2是根据本申请的一个实施例的小电流接地故障的示意图；图3是根据本申请的一个实施例的A检测点的三维分块时频谱图；图4是根据本申请的一个实施例的B检测点的三维分块时频谱图；图5是根据本申请的一个实施例的C检测点的三维分块时频谱图；图6是根据本申请的一个实施例的D检测点的三维分块时频谱图。
具体实施方式
[0014]为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0015]在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0016]如图1所示，本实施例提供了基于WPT
‑
HHT的小电流接地故障区段定位方法，该方法包括：步骤1，选取故障时刻起1/2个工频周期内各区段检测点的零模电流信号，并对零模电流信号进行分解与重构，得到多个窄带信号；具体的，利用MATLAB/Simulink 搭建小电流接地故障仿真本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于WPT
‑
HHT的小电流接地故障区段定位方法，其特征在于，所述定位方法包括：步骤1，选取故障时刻起1/2个工频周期内各区段检测点的零模电流信号，并对所述零模电流信号进行分解与重构，得到多个窄带信号；步骤2，对多个所述窄带信号进行经验模态分解，生成经验模态函数IMF，并计算所述经验模态函数IMF与所述零模电流信号之间的相关系数；步骤3，选取大于阈值的所述相关系数对应的经验模态函数IMF，记作真实经验模态函数IMF，并进行Hilbert变换，得到Hilbert谱；步骤4，采用带通滤波法，根据所述Hilbert谱，计算各区段检测点的所述零模电流信号的分块时频矩阵；步骤5，根据所述分块时频矩阵，计算相邻两个区段检测点之间的相关系数，选取所述相关系数的最小值对应的相邻两个区段检测点，记作故障区段，其中，所述相邻两个区段检测点之间的相关系数的计算公式为：式中，为区段检测点A与区段检测点B之间的相关系数，为所述区段检测点A的分块时频矩阵，为所述区段检测点B的分块时频矩阵。2.如权利要求1所述的基于WPT
‑
HHT的小电流接地故障区段定位方法，其特征在于，所述故障时刻为当判定中性点瞬时电压U0大于额定相电压最大值U
m
的15％的时刻。3.如权利要求1所述的基于WPT
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓鹏，白洁，赵国伟，孙乃君，陈建丰，李捷，力晓伟，刘玉龙，郑晓梅，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司大同供电公司，
类型：发明
国别省市：