基于相空间轨迹识别的配电网高阻接地故障选线方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于相空间轨迹识别的配电网高阻接地故障选线方法和装置，所述方法为：获取配电系统各线路在系统发生高阻接地故障时的暂态零序电流数据，基于相空间重构原理构建对应的相空间轨迹；根据相空间轨迹上矢量点至原点的距离变化趋势，判断发生高阻接地故障的线路。本发明专利技术无需对采集到的暂态零序电流信号进行某一谐波频率的提取，利用较低的采样频率以及相空间轨迹拟合，自动滤除了高频谐波以及噪声。本发明专利技术不需要设定选线整定阈值，选线结果不受配电系统任意线路采集的暂态零序电流序列的幅值、相角误差的影响，具有稳定的选线精度，保证了选线判据的可靠性。保证了选线判据的可靠性。保证了选线判据的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于相空间轨迹识别的配电网高阻接地故障选线方法和装置


[0001]本专利技术属于配电网故障选线领域，具体是指一种基于相空间轨迹识别的配电网高阻接地故障选线方法和装置。

技术介绍

[0002]配电线路拓扑结构复杂且运行情况与气候、人民工作生活行为息息相关，容易发生接地故障，一旦电网中某一位置发生故障，若未能及时定位并立即修复，将会影响人民人身财产的安全，造成重大经济损失；同时随着国民经济的迅速发展，考虑到配电网作为电能供应与用户用电密切相关的重要一环，考虑到运行维护、设备原因、外力因素、用户影响、自然因素及设计施工等因素的影响，需要对电能质量提出更高的要求，有效提高电网的可靠性和稳定性，因此加快配电网自动化的建设与应用是提高配电网供电可靠性的关键因素。在配电自动化系统中，故障选线是核心内容，其主要作用是：当配电网发生接地故障后，在短时间内准确选线，并迅速隔离故障线路，恢复对非故障区域的供电，从而尽量减少故障影响的停电范围和停电时间。由此可见，故障选线是故障隔离、故障排除和恢复供电的前提和基础，对于提高供电可靠性具有重要意义。
[0003]现有的故障选线方法对采用设定整定值的定量分析方法，抗过渡电阻能力较低，选线可靠度不够，精度较低，且大部分选线方法主要关注低阻接地故障，对于高阻接地故障的选线研究不够，当发生高阻接地故障，各特征电气量往往比较微弱，还易受外部噪声的干扰，故障的检测与处理也会更加困难，基于稳态特征的选线方法精度不足。相比于稳态信号，高阻接地故障的暂态特征更加明显。基于暂态主谐振分量的选线方法需要将暂态分量完全剥离出来，但由于此时暂态主谐振分量的谐振频率与工频分量相近，难以有效区分并提取，方法的实现较为困难；人工智能法高阻接地故障选线需要大量数据样本进行分析，所需时间长，且选样标准不唯一，不具备完备的物理解释性，检测结果的正确率存疑。此外，在实际工程上，电力工作人员将电流互感器、电缆屏蔽线接入电网时，难免出现操作错误导致反接或者错接，且存在各线路使用了不同型号电流互感器或电流互感器老化出现传变误差等情况。这些因素都将影响现有选线技术的可靠性，对故障准确选线造成较大干扰。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于相空间轨迹识别的配电网高阻接地故障选线方法和装置，利用故障后暂态过程的特征远远明显于稳态量的特点，将采集数据转化为直观的相空间轨迹，放大了各线路暂态特征变化过程，且无需设定整定阈值，选线的可靠性和灵敏度较高。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]基于相空间轨迹识别的配电网高阻接地故障选线方法，获取配电系统各线路在系统发生高阻接地故障时的暂态零序电流数据，基于相空间重构原理构建对应的相空间轨迹；根据相空间轨迹上矢量点至原点的距离变化趋势，判断发生高阻接地故障的线路。
[0007]进一步地，若相空间轨迹上矢量点至原点的距离呈减小的趋势，则判断该线路为
高阻接地故障线路，否则该线路未发生高阻接地故障。
[0008]进一步地，获取的暂态零序电流数据，是指各线路从系统发生高阻接地故障时刻开始的前h个周期的零序电流时间序列。
[0009]进一步地，当实时监测到配电系统零序电压有效值大于电压整定值时，则判断系统发生高阻接地故障。
[0010]进一步地，基于相空间重构原理构建相空间轨迹的方法为：
[0011]将获取的暂态零序电流数据表示为零序电流时间序列i
k
＝{i
k1
,i
k2
,
…
,i
km
,
…
,i
ks
}，设定相空间重构的延迟时间τ为1/4工频周期；其中k为线路编号，取值范围为[1，n]，n为配电系统的线路数量；m表示为采样点序号，m∈[1，s]，s表示采样点总数量；
[0012]将暂态零序电流数据中每个采样点的零序电流i
km
映射至二维空间内进行重构，得到各采样点以原点为起点的二维空间矢量所有采样点零序电流的二维空间矢量末端依次连接构成二维空间内的相空间轨迹；分别是横轴和纵轴的单位矢量。
[0013]进一步地，根据距离变化趋势判断高阻接地故障线路的方法为：
[0014]提取相空间轨迹上各矢量点到原点的距离，即计算二维空间各矢量的长度，得到各线路零序电流时间序列i
k
在二维空间内对应的距离时间序列d
k
＝{d
k1
,d
k2
,
…
,d
km
,
…
,d
ks
}；
[0015]计算距离时间序列d
k
中每间隔1个工频周期的两个距离之间的比值系数m∈[1,s
‑
4τ]；
[0016]判断各线路的比值系数序列中是否存在小于1的数值，若存在则判断该线路为高阻接地故障线路。
[0017]基于相空间轨迹识别的配电网高阻接地故障选线装置，包括相空间轨迹构建模块和故障选线模块；
[0018]所述相空间轨迹构建模块用于：获取配电系统各线路在系统发生高阻接地故障时的暂态零序电流数据，基于相空间重构原理构建对应的相空间轨迹；
[0019]所述故障选线模块用于：根据相空间轨迹上矢量点至原点的距离变化趋势，判断发生高阻接地故障的线路。
[0020]进一步地，所述故障选线模块的选线方法为：若相空间轨迹上矢量点至原点的距离呈现变小的趋势，则判断该线路为高阻接地故障线路，否则该线路内未发生高阻接地故障。
[0021]进一步地，所述相空间轨迹构建模块基于相空间重构原理构建相空间轨迹的方法为：
[0022]将获取的暂态零序电流数据表示为零序电流时间序列i
k
＝{i
k1
,i
k2
,
…
,i
km
,
…
,i
ks
}，设定相空间重构的延迟时间τ为1/4工频周期；其中k为线路编号，取值范围为[1，n]，n为配电系统的线路数量；m表示为采样点序号，m∈[1，s]，s表示采样点总数量；
[0023]将暂态零序电流数据中每个采样点的零序电流i
km
映射至二维空间内进行重构，得
到各采样点以原点为起点的二维空间矢量所有采样点零序电流的二维空间矢量末端依次构成二维空间内的相空间轨迹；分别是横轴和纵轴的单位矢量。
[0024]进一步地，所述故障选线模块根据距离变化趋势判断高阻接地故障线路的方法为：
[0025]提取相空间轨迹上各矢量点到原点的距离，即计算各二维空间矢量的长度，得到各线路零序电流时间序列i
k
在二维空间内对应的距离时间序列d
k
＝{d
k1
,d
k2
,
…
,d
km
,
…<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于相空间轨迹识别的配电网高阻接地故障选线方法，其特征在于，获取配电系统各线路在系统发生高阻接地故障时的暂态零序电流数据，基于相空间重构原理构建对应的相空间轨迹；根据相空间轨迹上矢量点至原点的距离变化趋势，判断发生高阻接地故障的线路。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若相空间轨迹上矢量点至原点的距离呈减小的趋势，则判断该线路为高阻接地故障线路，否则该线路未发生高阻接地故障。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取的暂态零序电流数据，是指各线路从系统发生高阻接地故障时刻开始的前h个周期的零序电流时间序列。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当实时监测到配电系统零序电压有效值大于电压整定值时，则判断系统发生高阻接地故障。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于相空间重构原理构建相空间轨迹的方法为：将获取的暂态零序电流数据表示为零序电流时间序列i
k
＝{i
k1
,i
k2
,
…
,i
km
,
…
,i
ks
}，设定相空间重构的延迟时间τ为1/4工频周期；其中k为线路编号，取值范围为[1，n]，n为配电系统的线路数量；m表示为采样点序号，m∈[1，s]，s表示采样点总数量；将暂态零序电流数据中每个采样点的零序电流i
km
映射至二维空间内进行重构，得到各采样点以原点为起点的二维空间矢量所有采样点零序电流的二维空间矢量末端依次连接构成二维空间内的相空间轨迹；分别是横轴和纵轴的单位矢量。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据距离变化趋势判断高阻接地故障线路的方法为：提取相空间轨迹上各矢量点到原点的距离，即计算二维空间各矢量的长度，得到各线路零序电流时间序列i
k
在二维空间内对应的距离时间序列d
k
＝{d
k1
,d
k2
,
…
,d
km
,
…
,d
ks
}；计算距离时间序列d
k
中每间隔1个工频周期的两个距离之间的比值系数m∈[1,s
‑
4τ]；判断各线路的比值系数序列中是否存在小于1的数值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻锟，罗晗菁，曾祥君，王沾，贺世庚，陈驭坤，刘晓晗，倪聪，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：