基于暂态小电流的故障线路识别方法、装置、终端及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于暂态小电流的故障线路识别方法、装置、终端及介质，所述方法通过采集电力系统的母线零序电压以及各出线的暂态零序电流信号，利用DWT进行分解，且绘制线路的小波能量谱，选取所述小波能量谱的最大能量和次最大能量的小波系数进行信号重构，采用Prony算法对所重构信号进行拟合，估计所重构信号的幅值和相位，算出所述线路的零序暂态导纳，根据预设的整定导纳和选线判据，选出故障线路。因此，本发明专利技术实施例能够利用小波分解对零序电压、零序电流暂态信号预处理，通过小波包能量谱与小波重构保留故障特征信息，利用Prony算法估计出暂态零序导纳，选出故障线路，提高小电流接地故障选线的准确率。提高小电流接地故障选线的准确率。提高小电流接地故障选线的准确率。

【技术实现步骤摘要】
基于暂态小电流的故障线路识别方法、装置、终端及介质


[0001]本专利技术涉及线路故障
，尤其涉及一种基于暂态小电流的故障线路识别方法、装置、终端及介质。

技术介绍

[0002]在电力系统配电网发生的所有故障中，单相接地故障占比最大，达70％。当发生单相接地故障时，剩余电流仍然很小，线电压是对称的，电力系统仍可工作1～2h。随着经济的发展和“上改下”政策的实施，电缆线路开始广泛使用，电力系统发生单相接地故障后产生的电容电流也随之增加，其长时间接地运行会导致更严重的两相短路和间歇性过电压。因此，必须及时发现并排除故障线路。
[0003]发生单相接地故障时往往存在明显的暂态过程，此过程包含丰富的故障信息，将故障特征提取出来便可选出接地故障线路。目前，小电流接地故障选线方法的错误率较高，不得不重新用传统的试拉法判断故障线路，费时费力，严重影响电力系统的供电可靠性。为解决这个问题，对于提高小电流接地故障选线准确率的研究越来越多。最先研究的是基于零序电流基波分量的选线方法，然而由于其信号幅值较小，使得选线变得并不可靠。另外，信号参数估计方法广泛应用于暂态系统中，Prony算法因为其估计参数准确被广泛应用，但该方法极容易收到噪声的影响，且Prony算法难以寻找最优阶数，容易造成误判，在工程实践中难以得到应用。因此，如何提高小电流接地故障选线的准确率，仍具有很大的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于暂态小电流的故障线路识别方法、装置、终端及介质，利用小波分解对零序电压、零序电流暂态信号预处理，通过小波包能量谱与小波重构保留故障特征信息，利用Prony算法估计出暂态零序导纳，选出故障线路，提高小电流接地故障选线的准确率。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于暂态小电流的故障线路识别方法，包括：
[0006]采集电力系统的母线零序电压以及各出线的暂态零序电流信号；
[0007]利用DWT对所述零序电压和暂态零序电流信号的首半波周期信号进行分解，且绘制线路的小波能量谱，选取所述小波能量谱的最大能量和次最大能量的小波系数进行信号重构；
[0008]采用Prony算法对所重构信号进行拟合，估计所重构信号的幅值和相位，且根据所述幅值和相位算出所述线路的零序暂态导纳；
[0009]根据预设的整定导纳和选线判据，判断所述线路是否发生接地故障，若所述零序暂态导纳小于所述预设的整定导纳，则所述线路为故障线路，若所述零序暂态导纳大于所述预设的整定导纳，则所述线路为非故障线路。
[0010]作为上述方案的改进，所述利用DWT对所述零序电压和暂态零序电流信号的首半
波周期信号进行分解，且绘制线路的小波能量谱，选取所述小波能量谱的最大能量和次最大能量的小波系数进行信号重构，具体包括：
[0011]利用DWT对所述零序电压和暂态零序电流信号的首半波周期信号进行预处理，得到近似信号和细节信号；
[0012]根据分解层数公式，对所述近似信号进行分解，获得不同频带的近似信号；
[0013]依据能量特征值定义，计算所述不同频带的近似信号所对应的能量，且绘制小波能量谱；其中，所述小波能量谱的最大能量的近似信号为暂态主频信号，次最大能量的近似信号为工频信号；
[0014]对所述暂态主频信号和工频信号的小波系数进行信号重构；
[0015]其中，所述分解层数公式为
[0016][0017]所述能量特征值定义的式子为
[0018][0019]式中，l
d
所述近似信号的分解层数，f
s
为采样信号的频率，f1为所述工频信号的频率，E(A
n
)为第i段频带的近似信号所对应的能量特征值，A
n
为所述第i段频带的近似信号，N
n
为所述分解层数的数据长度，N为所述采样信号的频率总数，n为所述细节信号的总数。
[0020]作为上述方案的改进，所述采用Prony算法对所重构信号进行拟合，估计所重构信号的幅值和相位，且根据所述幅值和相位算出所述线路的零序暂态导纳，具体包括：
[0021]采用Prony算法对所重构信号进行拟合，得到所述所重构信号的Prony模型，定义所述Prony模型的样本函数，构造所述样本函数的法方程，解得所述法方程的系数和最小误差能量估计值；
[0022]计算所述系数的特征多项式的根，根据参数公式算出所述根的参数，从而估计所重构信号的幅值和相位，且根据所述幅值和相位算出所述线路的零序暂态导纳；
[0023]其中，所述样本函数为
[0024][0025]所述样本函数的法方程为
[0026][0027]所述系数的特征多项式为
[0028]1+a1z1‑1+a2z2‑2…
+a
p
z
p
‑
p
＝0，
[0029]所述参数公式为
[0030]b＝(Z
T
Z)
‑1Z
T
x，
[0031]式中，r(w,v)为第(w,v)个样本函数，Q为所重构信号的样本个数，x(q
‑
v)为第q
‑
v个所重构信号的p个任意幅值、相位、频率以及衰减因子的指数函数的线性组合，x
*
(q
‑
w)为第q
‑
w个所重构信号的p个任意幅值、相位、频率以及衰减因子的指数函数的线性组合的共轭，r(p,p)为第(p,p)个样本函数，a1为第1个所述系数，a1为第1个所述系数a
p
为第p个所述系数，ε
p
为所述最小误差能量，a2为第2个所述系数，z1为第1个所述系数的根，z2为第2个所述系数的根，z
p
为第p个所述系数的根，b为所述系数的根的参数集合，Z为所述系数的根集合的矩阵，Z
T
为所述系数的根集合的转置矩阵，x为Q个所重构信号的p个任意幅值、相位、频率以及衰减因子的指数函数的线性组合集合的转置矩阵，x＝[x(0),x(1),
…
,x(Q
‑
1)]T
。
[0032]作为上述方案的改进，所述预设的整定导纳的设置方法，具体包括：
[0033]根据发生单相接地故障的零序电压和零序电流，得到所述零序电压和零序电流的暂态主频分量，获取所述暂态主频分量的暂态主频相电压和暂态主频相电流，从而得到暂态主频导纳，考虑消弧线圈的影响，设置预设的整定导纳为Y
set
，
[0034][0035]式中，ω
0d
为所述暂态主频零序电压频率，C
0Σ
为所述电力系统中所有线路对地电容之和，L
k
为消弧线圈电感。
[0036]第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于暂态小电流的故障线路识别装置，包括：
[0037]采集模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态小电流的故障线路识别方法，其特征在于，包括：采集电力系统的母线零序电压以及各出线的暂态零序电流信号；利用DWT对所述零序电压和暂态零序电流信号的首半波周期信号进行分解，且绘制线路的小波能量谱，选取所述小波能量谱的最大能量和次最大能量的小波系数进行信号重构；采用Prony算法对所重构信号进行拟合，估计所重构信号的幅值和相位，且根据所述幅值和相位算出所述线路的零序暂态导纳；根据预设的整定导纳和选线判据，判断所述线路是否发生接地故障，若所述零序暂态导纳小于所述预设的整定导纳，则所述线路为故障线路，若所述零序暂态导纳大于所述预设的整定导纳，则所述线路为非故障线路。2.如权利要求1所述的基于暂态小电流的故障线路识别方法，其特征在于，所述利用DWT对所述零序电压和暂态零序电流信号的首半波周期信号进行分解，且绘制线路的小波能量谱，选取所述小波能量谱的最大能量和次最大能量的小波系数进行信号重构，具体包括：利用DWT对所述零序电压和暂态零序电流信号的首半波周期信号进行预处理，得到近似信号和细节信号；根据分解层数公式，对所述近似信号进行分解，获得不同频带的近似信号；依据能量特征值定义，计算所述不同频带的近似信号所对应的能量，且绘制小波能量谱；其中，所述小波能量谱的最大能量的近似信号为暂态主频信号，次最大能量的近似信号为工频信号；对所述暂态主频信号和工频信号的小波系数进行信号重构；其中，所述分解层数公式为所述能量特征值定义的式子为式中，l
d
所述近似信号的分解层数，f
s
为采样信号的频率，f1为所述工频信号的频率，E(A
n
)为第i段频带的近似信号所对应的能量特征值，A
n
为所述第i段频带的近似信号，N
n
为所述分解层数的数据长度，N为所述采样信号的频率总数，n为所述细节信号的总数。3.如权利要求1所述的基于暂态小电流的故障线路识别方法，其特征在于，所述采用Prony算法对所重构信号进行拟合，估计所重构信号的幅值和相位，且根据所述幅值和相位算出所述线路的零序暂态导纳，具体包括：采用Prony算法对所重构信号进行拟合，得到所述所重构信号的Prony模型，定义所述Prony模型的样本函数，构造所述样本函数的法方程，解得所述法方程的系数和最小误差能量估计值；计算所述系数的特征多项式的根，根据参数公式算出所述根的参数，从而估计所重构
信号的幅值和相位，且根据所述幅值和相位算出所述线路的零序暂态导纳；其中，所述样本函数为所述样本函数的法方程为所述系数的特征多项式为1+a1z1‑1+a2z2‑2…
+a
p
z
p
‑
p
＝0，所述参数公式为b＝(Z
T
Z)
‑1Z
T
x，式中，r(w,v)为第(w,v)个样本函数，Q为所重构信号的样本个数，x(q
‑
v)为第q
‑
v个所重构信号的p个任意幅值、相位、频率以及衰减因子的指数函数的线性组合，x
*
(q
‑
w)为第q
‑
w个所重构信号的p个任意幅值、相位、频率以及衰减因子的指数函数的线性组合的共轭，r(p,p)为第(p,p)个样本函数，a1为第1个所述系数，a1为第1个所述系数a
p
为第p个所述系数，ε
p
为所述最小误差能量，a2为第2个所述系数，z1为第1个所述系数的根，z2为第2个所述系数的根，z
p
为第p个所述系数的根，b为所述系数的根的参数集合，Z为所述系数的根集合的矩阵，Z
T
为所述系数的根集合的转置矩阵，x为Q个所重构信号的p个任意幅值、相位、频率以及衰减因子的指数函数的线性组合集合的转置矩阵，x＝[x(0),x(1),
…
,x(Q
‑
1)]
T
。4.如权利要求1所述的基于暂态小电流的故障线路识别方法，其特征在于，所述预设的整定导纳的设置方法，具体包括：根据发生单相接地故障的零序电压和零序电流，得到所述零序电压和零序电流的暂态主频分量，获取所述暂态主频分量的暂态主频相电压和暂态主频相电流，从而得到暂态主频导纳，考虑消弧线圈的影响，设置预设的整定导纳为Y
set
，式中，ω
0d
为所述暂态主频零序电压频率，C
0Σ
为所述电力系统中所有线路对地电容之和，L
k
为消弧线圈电感。5.一种基于暂态小电流的故障线路识别装置，其特征在于，包括：采集模块，用于采集电力系统的母线零序电压以及各出线的暂态零序电流信号；分解模块，用于利用DWT对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高利强，杨雨，王鹏，董敏，靳东辉，陈国坤，陈秀华，万前宏，郑依然，陈柏青，尹申，刘禹含，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司瑞安市供电公司，
类型：发明
国别省市：