利用S变换能量相对熵的配电网故障选线方法技术

本发明专利技术涉及一种利用Ｓ变换能量相对熵的配电网单相接地故障选线自适应方法。本方法为：当母线零序电压瞬时值越限时，故障选线装置立即启动；对各线路故障后１／４周期的零序电流进行Ｓ变换，并利用Ｓ变换所得的复矩阵计算各线路零序电流在各个频率下的暂态能量。利用相对熵对信号间细微差别的超强识别能力，计算各线路在各个频率下的Ｓ变换能量相对熵并求取每条线路的综合Ｓ变换能量相对熵，通过比较各线路在所有频率下的综合Ｓ变换能量相对熵大小自适应地选出故障线路。理论分析和大量仿真表明，该方法有效避开了ＣＴ饱和间断角对选线的影响，对于缆－线混合线路、纯电缆线路和纯架空线路，该方法均适用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属电力系统继电保护

技术介绍
谐振接地系统发生单相接地故障时，线电压仍对称而且故障电流较小，可以继 续运行1 2h，有利于提高供电的可靠性。但是非故障相对地电压升高，长时间运 行会容易导致故障扩大为两点或多点短路；弧光接ite会引起全系统过电压，危害 设备的绝缘及系统的安全运行，因此必须及时确定故障线路，尽快排除故障。然而 谐振接地系统接地J膽非常复杂，发生单相接地故障时，由于消弧线圈的补偿作用， 故障线路和健全线路的故障电流在幅值和相位上均接近。为解决这一问题，许多学者进行了大量的研究，提出了基于稳态量的选线方法、 基于暂态量的选线方法和信号注入法。基于稳态量的选线方法易受过渡电阻和不稳 定电弧的影响，灵敏度低，容易发生误判；信号注入法利用向系统注入外部信号的 方法进，m线，但是存在明显的缺点①经高阻接地时，注入信号微弱而不易检测； ②弧光接地时谐波含量丰富，注入信号极易受到干扰。dM用的电压等级较低(通 常是10kV)，运行和维护工作量较大。i皆振接地系统发生^S接i也时，故障相电容 放电及非故障相电容充电，产生幅值比稳劍直大几倍到几十倍的暂态电流，基于暂态量的选线方法灵icS高且受消弧线圈影响小，但现有的方法的选线效果大多不能令人满意，主要表现为选线的保护欲度不大，准确'股可靠性较低。
技术实现思路
:本专利技术的目的在于克服上述现有小电流接地系统选线方法的不足，专利技术一种利 用故障后1/4周期的零序电、臓行分析，综合禾佣各频率的故障能量特征，其选线 准确、可靠的利用S变换能量相对熵的配电网故障选线方法。本专利技术避开了CT饱和间断角对故障选线准确性的影响；中性点运行方式的影响较小；在短线故障时， 倉g克服健全长线对地电容电流的影响；有很强的抗噪声能力；在高阻接地时也能正 确选线；除选线装置启动外，整1^线过程不需要用到母线零序电压，有效克服了 电压互感器传变特1W选线结果影响。本专利技术是一种对缆-线混合线路、纯电缆线 路和纯架空线路均适用的利用S变换育讀相对熵的配电网故障选线方法。本专利技术一种利用S变换能量相对熵的配电网单相接地故障选线方法的技术方案 如下母线零序电压瞬时繊限时，故障选线装置立即启动，采集各线路故障后1/4 周期的零序电纟舰行S变换，利用S变换所得的复矩阵计算各线路零序电流在各个 频率下的能量；结合相对熵对信号间细微差别的超强识别能力，计算各线路在各个 频率下的S变换能量相对熵并求取每条线路的综合S变换能量相对熵，通过比较各 线路在所有频率下的综合S变换能量相对熵大小，自适应地选出故障线路，输出选 线结果，指导配电网运行管理。该方法的具体步骤如下(1) 当母线零序电压瞬时值Wn(0大于&Un，故障选线装置立即启动，记录下 故障后1/4个周期各线路的零序电流，其中《u—般取值为0.15， Un表示母线额定电压；(2) 根据下列方法对线路/零序电流故障后1/4周期的采样数据进行S变换， 得到复矩阵&;线路/零序电流用x,讽表示，M)， 1，…，AM， 7V为采样点数，/=0， 1，…， K， K为配电网线路总数，x,阅的S变换的离散表示形式S为<formula>formula see original document page 5</formula>上式中《["〗=会各#一(3) 根据下式计算线路i零序电流在频率《下的暂态能量^ ;(4) 根据下式计算频率/"下系统暂态能量和；(5) 根据下式求取频率/ 下线路/的暂态能量在该频率下系统暂态能量中所 占的比重，即权重系数艮 ;(6) 根据下式计算线路/相对线路/的S变换能量相对熵场；似,,=SlP, "ln&l / = 1,2，-"，A:;/ = 1,2,-",A:式中，^为在频率《下线路2的暂态能量在该频率下系统暂态能量中所占的比 重； .(7) 根据下式求取线路/相对于其余各条线路的综合S变换能量相对熵为乾=Z + A/,i) = 1，2，." 'A:;/ = 1,2，…，K-式中，晃为线路7相对线路i的S变换能量相对熵；(8) 故障选线判据选出综合S变换能量相对熵最大的三个，按照大小排序 分别为Ma、风、Mc，当满足M。〉M,M时，综合小波能量相对熵最大的M。对 应的线路为故障线路，否则，判为母线故障。本专利技术工作原理1、 s变换理论s变换是一种可逆的局部时频分析方法，其思想^t连续小波变换和短时傅里叶变换的发展。信号刈的S变换外，/)定义如下' /) = r W)w(r — f, /) d, (1) Loo ，式(1)中V2龙(2)式(1)和式(2)中，PT( n， /)为高斯窗口； r为控制高斯窗口在时间轴t的位置参数；/为频率；j为虚数单位。对式(1)右边先作传统的傅里叶变换，再作傅里叶反变换，最后进行变量代 换将S变换转换成信号i")的傅里叶变换J(力的函数，艮P:2ffVS(r,/)= r^> + /)e 7ej2『c/v (3)式(3)， /#0。这样，S变换就可以利用FFT实现'^I计算。由式(3)可以得到 信号z ")的S变换的离散表示形式6Tm 77]为s = |^["+*K2"2/"V2J*"'w ",0 (4)式(4)，s"U小]* 77=0 (5)义["卜丄i!小K"摘 (6)于，采集到的朴离散信号点x (M)， 1，…，f 1)采用式(4) 、 (5) 进行S变换，变换结果为一复时频矩阵，记作S矩阵，其行对应采样时间点，列对应 频率，相邻行之间的频率差A/为a/ = A (7)式(7)，《为采样频率，7y为采样点数c第/7列对应的频率/ 为厶 w左" (8)2、 S变换能量相对熵配电网单相接地故障网络如图1所示。图1所示为一个有6条线^的110kV/35kV变电所，Z字型变压器中性点通过消弧线圈串联电阻接地，采用LSJC-35型电流互 感器。线路采用架空线路(L、 L3、 L5)、线-缆混合线路(L4)和电缆线路(U L6)，其中，架空线路采用JSi杆型，LGJ—70型导线，档距为80m，电缆线路采用 YJV23-35/95型电缆。图1中，T为降压变压器，Tz为接地变压器，K为开关，丄为消弧线圈电感，及为消弧线圈串联电阻，及/为接地故障过渡电阻，/01、 /04、 /06分别为线路L" L4、 U的零序电流。根据叠加原理，故障配电网可分解为由三相电压、源和供电线路及负载组成的正 常运行系统和由发生故障后故障点故障附加电压源与线路组成的故障分量系统。定 义线路的零序能量函数为式(9)，《")为故障后第i条线路的零序能量函数；O)")为母线零序电压；^U) 为第i条线路的零序电流；^为配电网线路总数。正常情况下，电流互感器(CT)铁芯的磁通密度较低，流入励磁回路的电流很小，二次电流能够真实传变一次电流。当谐振接地系统发生對目接地故障时，故障零序电流中含有丰富的非周期暂态分量和高次谐波分量，这些分量极易造成CT铁 芯饱和。CT铁芯磁密饱和有一过程，理论分析和大量仿真表明，CT饱和通常出J见 在单相接地故障发生1/4周期之后。为避开CT饱和间断角的影响，选用故障零序 电流的1/4周期进行分析。根据公式(9)可得线路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用Ｓ变换能量相对熵的配电网单相接地故障选线方法，其特征在于：母线零序电压瞬时值越限时，故障选线装置立即启动，采集各线路故障后１／４周期的零序电流进行Ｓ变换，利用Ｓ变换所得的复矩阵计算各线路零序电流在各个频率下的能量；结合相对熵对信号间细微差别的超强识别能力，计算各线路在各个频率下的Ｓ变换能量相对熵并求取每条线路的综合Ｓ变换能量相对熵，通过比较各线路在所有频率下的综合Ｓ变换能量相对熵大小，自适应地选出故障线路，输出选线结果，指导配电网运行管理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，彭仕欣，孙士云，刘可真，唐岚，刘志坚，孙向飞，邱革非，杨毅，常勇，单节杉，刘永泰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]