基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法及系统技术方案

本发明专利技术属于配电网技术领域，提供了一种基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法及系统。该方法包括，获取待检测事件的零序电压和零序电流，构建零序李萨如曲线；将数学形态学进行变形，采用变形后的数学形态学提取零序李萨如曲线的突变特征；基于突变特征，进行变形后的膨胀、腐蚀、开运算和闭运算，计算开运算结果和闭运算结果的差值；选择辨识周期范围内的所述差值最大值时刻左右各半个周期，计算该段时间内所述差值越限次数占辨识周期总越限次数的比值，若所述比值大于设定阈值，则为电容投切，否则为高阻故障。否则为高阻故障。否则为高阻故障。

【技术实现步骤摘要】
基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法及系统


[0001]本专利技术属于配电网
，尤其涉及一种基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]高阻故障是配电网常见故障形式，约占配电网故障的10%左右。通常受雷击、大风等外力影响造成架空线路断线坠地，或因树枝碰线从而与高阻抗接地介质发生接触，形成单相接地故障。常见的高阻抗接地介质包括水泥、沙地、土壤、橡胶、沥青及树木等，接地电阻从几百欧姆到几十千欧姆不等。在大多数情况下，由于馈线与地面之间存在电压差，高阻故障伴随着由绝缘击穿引起的非线性电弧，称为弧光高阻故障。而且非线性电弧通常具有一定程度的动态发展过程，导致过渡电阻值不断变化，增加了检测难度。高阻故障如果不能及时清除，很容易进一步造成森林火灾、变压器爆炸、人身触电等更为恶劣的事故。当故障发生后，快速准确地检测出故障对电力系统的安全运行至关重要。在中压配电网中，对于金属性以及经较低过渡电阻的单相接地故障（低阻接地故障）而言，目前的继电保护装置及检测算法可以实现有效检测并快速跳闸隔离故障，正动率可达90%以上。而高阻故障发生后的故障电流微弱，通常不会超过50安培，根据故障点介质的不同，故障电流甚至在1安培以内，远小于正常负荷电流，故障信息被淹没。因此，利用过流继电器、重合器和熔断器的传统保护方案难以处理高阻故障。
[0004]受制于高阻故障信息微弱，传统检测算法往往采取降低阈值的方法以提高检测成功率。然而配电网中存在许多扰动事件，例如最常见的电容器组投切，在投切过程中存在不平衡暂态过程，其特征与高阻故障重合，容易造成检测算法误判。正确区分高阻故障与投切扰动对准确的故障检测十分重要，而目前主流算法缺少相关分析，因此在实际场景中，各类故障检测算法应用不佳，故障诊断失效或误报事件频发，给检修人员工作带来困扰。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法及系统，其将高阻故障的暂态等值电路与投切扰动的暂态等值电路进行分析，得到两种事件暂态分量的不同，并采用零序李萨如曲线将暂态分量的差异可视化，比较图形差异，提出一种零序李萨如曲线的时空复杂度特征；并基于数学形态学(Mathematical Morphology，MM)进行特征提取，将暂态分量的频域特征转化为时域特征，用于辨识高阻故障与投切扰动。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面提供一种基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法。
[0007]基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法，包括：
获取待检测事件的零序电压和零序电流，构建零序李萨如曲线；将数学形态学进行变形，采用变形后的数学形态学提取零序李萨如曲线的突变特征；基于突变特征，进行变形后的膨胀、腐蚀、开运算和闭运算，计算开运算结果和闭运算结果的差值；选择辨识周期范围内的所述差值最大值时刻左右各半个周期，计算该段时间内所述差值越限次数占辨识周期总越限次数的比值，若所述比值大于设定阈值，则为电容投切，否则为高阻故障。
[0008]进一步地，所述采用变形后的数学形态学提取零序李萨如曲线的突变特征的过程包括：采用变形后的数学形态学提取零序李萨如曲线的局部特征，经过波形变换突出波形中的突变特征。
[0009]进一步地，所述变形后的数学形态学为：其中，为1,2,3
···
N，N为时间窗最大采集点数；为结构元素长度，m为1,2,3
···
M，M<N；为结构元素矢量，取；为计算域内计算得到最大幅值对应的矢量；为计算域内计算得到最小幅值对应的矢量；为输入的零序李萨如曲线轨迹矢量；为相平面膨胀公式；为相平面腐蚀公式；为相平面闭运算；为相平面开运算；为VCODO算法。
[0010]进一步地，所述辨识周期的范围大于所述周期的范围。
[0011]进一步地，所述计算该段时间内所述差值越限次数占辨识周期总越限次数的比值，若所述比值大于设定阈值，则为电容投切，否则为高阻故障的过程采用以下公式：式中，为辨识时间窗；为判断时间窗；在VCODO越限时为1，反之为0；为设置的阈值，Y为设定阈值。
[0012]本专利技术的第二个方面提供一种基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的系统。
[0013]基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的系统，包括：曲线构建模块，其被配置为：获取待检测事件的零序电压和零序电流，构建零序李萨如曲线；特征提取模块，其被配置为：将数学形态学进行变形，采用变形后的数学形态学提取零序李萨如曲线的突变特征；计算模块，其被配置为：基于突变特征，进行变形后的膨胀、腐蚀、开运算和闭运算，计算开运算结果和闭运算结果的差值；辨识模块，其被配置为：选择辨识周期范围内的所述差值最大值时刻左右各半个周期，计算该段时间内所述差值越限次数占辨识周期总越限次数的比值，若所述比值大于设定阈值，则为电容投切，否则为高阻故障。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将改进的数学形态学和零序李萨如曲线应用于高阻故障与电容投切辨识的辨识，可以有效进行两种事件辨识，提高了高阻故障与电容投切辨识的准确性。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0016]图1是本专利技术示出的装配有相量测量单元的配电网示意图；图2是本专利技术示出的监测区域仅有单馈线情况下构成李萨如曲线的故障前后的相电压波形图；图3是本专利技术示出的监测区域仅有单馈线情况下构成李萨如曲线的故障前后的相电流波形图；图4是本专利技术示出的监测区域含有分支馈线情况下构成李萨如曲线的故障前后的相电压波形图；图5是本专利技术示出的监测区域含有分支馈线情况下构成李萨如曲线的故障前后的相电流波形图；图6是本专利技术示出的单馈线下故障前后李萨如曲线图；图7是本专利技术示出的馈线含有分支线下故障前后李萨如曲线图；图8是本专利技术示出的故障前后零序电压的变化曲线图；图9是本专利技术示出的故障前后零序电流的变化曲线图;图10是本专利技术示出的故障前后的零序李萨如曲线图;图11是本专利技术示出的高阻故障发生前后零序李萨如曲线面积时序变化曲线图；图12是本专利技术示出的高阻故障时的暂态等值电路图；图13是本专利技术示出的电容投切暂态等值电路图和简化图；图13中的（a）是本专利技术示出的电容投切暂态等值电路图，图13中的（b）是本专利技术示出的电容投切暂态等值电路的简化图；图14是本专利技术示出的高阻故障零序李萨如曲线动态轨迹图；图15是本专利技术示出的电容投切的零序李萨如曲线动态轨迹图；图16是本专利技术示出的高阻故障零序李萨如曲线轨迹连续的矢量幅值曲线图；
图17是本专利技术示出的高阻故障零序李萨如曲线轨迹连续的矢量相位曲线图；图18是本专利技术示出的电容投切零序李萨如曲线轨迹连续的矢量幅值曲线图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法，其特征在于，包括：获取待检测事件的零序电压和零序电流，构建零序李萨如曲线；将数学形态学进行变形，采用变形后的数学形态学提取零序李萨如曲线的突变特征；基于突变特征，进行变形后的膨胀、腐蚀、开运算和闭运算，计算开运算结果和闭运算结果的差值；选择辨识周期范围内的所述差值最大值时刻左右各半个周期，计算该段时间内所述差值越限次数占辨识周期总越限次数的比值，若所述比值大于设定阈值，则为电容投切，否则为高阻故障。2.根据权利要求1所述的基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法，其特征在于，所述采用变形后的数学形态学提取零序李萨如曲线的突变特征的过程包括：采用变形后的数学形态学提取零序李萨如曲线的局部特征，经过波形变换突出波形中的突变特征。3.根据权利要求1所述的基于李萨如曲线辨识高阻故障与投切扰动的方法，其特征在于，所述变形后的数学形态学为：其中，为1,2,3
···
N，N为时间窗最大采集点数；为结构元素长度，m为1,2,3
···
M，M<N；为结构元素矢量，取；为计算域内计算得到最大幅值对应的矢量；为计算域内计算得到最小幅值对应的矢量；为输入的零序李萨如曲线轨迹矢量；...

【专利技术属性】
技术研发人员：石访，张恒旭，韩兆儒，靳宗帅，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：