一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法及系统技术方案

本公开提供了一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法及系统，涉及有源配电网继电保护技术领域，实时获取多区段的一二次融合开关保护安装处的零序电压和零序电流；对获取的零序电流进行预处理，得到各区段的重构零序电流；将发生高阻故障后一周波内的各区段的零序电压与重构零序电流相乘，得到各区段两端的零序瞬时功率；将各区段两端的零序瞬时功率替换成各自的等级数，并计算相应的斯皮尔曼相关系数；通过比较斯皮尔曼相关系数与预设门槛值的大小，判定是否为故障区段及是否发送跳闸命令；本公开方法增强了抗通信干扰能力

【技术实现步骤摘要】
一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法及系统


[0001]本公开涉及有源配电网继电保护
，具体涉及一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法及系统
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术
。
[0003]据不完全统计，在配电网中，单相接地故障的发生率约占所有故障的
80
％左右
。
单相接地故障的长期存在，极易导致一部分故障演变为相间短路故障，进而烧坏电力设备，扩大故障危害程度
。
对于谐振接地系统而言，当系统中发生高阻接地故障时，由于故障电流微弱
、
随机性强
、
不易被检测，且检测实际现场中存在噪声，故障特征难以提取，因此现有配电网保护方法对此类故障识别不灵敏，给配电网安全稳定运行带来了潜在威胁
。
[0004]针对传统配电网的高阻故障定位方法，国内外学者开展了大量研究，所提保护方法大致可分为三类：基于稳态量信息
、
基于暂态量信息以及基于人工智能算法的保护方法
。
[0005]稳态量方法主要利用故障后的稳态电气量信息
(
如零序电压
、
零序有功功率等
)
进行故障定位，多为提取故障后的工频信号或高次谐波信号构造辅助判据，原理简单
、
易于实现
。
现有技术中代表性的方法主要有五次谐波法
、
零序功率法等
>。
然而，由于稳态情况下零序电流的幅值较小，抗干扰能力较差，且在稳态电流较弱的情况下保护方法可能失效，因此利用稳态量信息进行高阻故障区段定位的方法有待改善
。
[0006]但是，相较于稳态量，暂态量包含更加丰富的故障信息，且其不易受消弧线圈的影响，灵敏度较高，更易观察分析，目前被广泛研究采用
。
现有技术中借
Hausdorff
距离算法，提出了一种基于区段两端零序电流暂态幅值相似度比较实现故障定位的方法，有效避免了数据窗窗长及定位盲区的问题；利用暂态零序电流的离散正交
S
变换能量相似度进行故障定位，解决了直接进行暂态零模电流波形相似度比较数据传输量大的问题；利用暂态零序电流投影量幅值和极性比较实现故障识别，具有不受线路类型
、
故障电阻及故障位置等的影响，然而其不能适用于系统中只有一条馈线或两条馈线的情况；利用首半波法进行故障定位，但此方法对设备采样率要求极高；还有一些技术借助小波分析
、prony
算法
、
数学形态学等数学工具实现故障定位
。
[0007]人工智能算法多基于一些理论算法优化改进后得到，现有技术中也有采用优化支持向量机
、
神经网络
、
混沌粒子群算法等实现高阻故障区段定位的保护方法
。
虽然基于人工智能的保护方法在理论仿真方面表现出了良好的优势，容错性较好，但因其存在性能取决于样本量的数目，模型构建相对复杂的缺点，距离应用到配电网中还存在一定差距
。
[0008]综上，专利技术人发现现有技术中还存在的问题如下：
[0009]1)
现有的稳态量方法受稳态情况下零序电流的幅值较小的影响，抗干扰能力较差，且在稳态电流较弱的情况下保护方法可能失效；
[0010]2)
现有的暂态量方法也存在缺陷，例如利用幅值和极性比较进行故障识别的方法
不能适用于系统中只有一条馈线或两条馈线的情况；首半波法对设备采样率要求极高，不利于实际的使用；
[0011]3)
现有人工智能算法中，其性能取决于样本量的数目，模型构建相对复杂，距离应用到配电网中还存在一定差距
。

技术实现思路

[0012]本公开为了解决上述问题，提出了一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法及系统，是一种基于零序瞬时功率的谐振接地系统高阻故障区段的定位方法，其利用各区段两端零序瞬时功率波形间斯皮尔曼相关系数的值，通过比较相关系数与预设门槛值的大小，实现故障区段与健全区段的判别
。
[0013]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0014]一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法，包括：
[0015]实时获取多个区段的一二次融合开关保护安装处的零序电压和零序电流；
[0016]对获取的零序电流进行预处理，得到各区段的重构零序电流；
[0017]将发生高阻故障后一周波内的各区段的零序电压与重构零序电流相乘，得到各区段两端的零序瞬时功率；
[0018]将各区段两端的零序瞬时功率替换成各自的等级数，并计算相应的斯皮尔曼相关系数，通过比较斯皮尔曼相关系数与预设门槛值的大小，判定是否为故障区段及是否发送跳闸命令
。
[0019]根据一种实施例，本公开采用如下技术方案：
[0020]一种谐振接地系统高阻故障区段定位系统，包括：
[0021]瞬时零序分量采集模块，用于实时获取多区段的一二次融合开关保护安装处的零序电压和零序电流；
[0022]零序电流重构模块，用于对获取的零序电流进行预处理，得到各区段的重构零序电流；
[0023]零序瞬时功率计算模块，用于将发生高阻故障后一周波内的各区段的零序电压与重构零序电流相乘，得到各区段两端的零序瞬时功率；
[0024]斯皮尔曼系数计算模块，用于将各区段两端的零序瞬时功率替换成各自的等级数，并计算相应的斯皮尔曼相关系数；
[0025]区内故障判断模块，用于通过比较斯皮尔曼相关系数与预设门槛值的大小，判定是否为故障区段及是否发送跳闸命令
。
[0026]根据一种实施例，本公开采用如下技术方案：
[0027]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法中的步骤
。
[0028]根据一种实施例，本公开采用如下技术方案：
[0029]一种计算机设备，包括存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法中的步骤
。
[0030]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0051]本公开的一种实施例中提供了一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法，具体包括如下步骤：
[0052]步骤1：实时获取多区段的一二次融合开关保护安装处的零序电压和零序电流；
[0053]具体的，采用零序电压突变量作为检测故障是否发生的启动判据，包括：
[0054]Δ
u0(k)
＝
u0(k)
‑
u0(k
‑
1)>u
0set
[0055]式中，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法，其特征在于，包括：实时获取多区段的一二次融合开关保护安装处的零序电压和零序电流；对获取的零序电流进行预处理，得到各区段的重构零序电流；将发生高阻故障后一周波内的各区段的零序电压与重构零序电流相乘，得到各区段两端的零序瞬时功率；将各区段两端的零序瞬时功率替换成各自的等级数，并计算相应的斯皮尔曼相关系数；通过比较斯皮尔曼相关系数与预设门槛值的大小，判定是否为故障区段及是否发送跳闸命令
。2.
如权利要求1所述的一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法，其特征在于，所述预处理的方法为利用变分模态分解算法对零序电流进行滤波去噪处理，包括：构造变分模态分解算法的变分模型，将变分模态分解问题转化为有约束的变分优化问题，引入二次惩罚因子和拉格朗日乘法算子，将有约束的变分优化问题重构为无约束的变分优化问题，利用乘法算子交替方向法求解无约束的变分优化问题的最优解，对输出的模态分量进行迭代，直至满足迭代结束条件，获取分解最优解，利用输出的最优解对零序电流进行重构，得到重构零序电流
。3.
如权利要求1所述的一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法，其特征在于，将发生高阻故障后一周波内的各区段的零序电压与重构零序电流相乘，得到各区段两端的零序瞬时功率的步骤包括：将零序电压作为参考信号引入，弥补暂态零序电流值过小造成的缺陷，各区段的零序电压与重构零序电流相乘构造零序瞬时功率，并将瞬时功率作为故障特征信号
。4.
如权利要求3所述的一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法，其特征在于，所述构造零序瞬时功率，具体为：
p
0m
＝
u
0m
·
i
0m
式中，
p
0m
为保护装置
m
处计算得到的零序瞬时功率，
u
0m
为一二次融合开关
m
处测得的瞬时零序电压，
i
0m
为一二次融合开关
m
处测得的瞬时零序电流
。5.
如权利要求1所述的一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法，其特征在于，所述斯皮尔曼相关系数
ρ
是用来度量2个波形整体相关程度的数学方法，当斯皮尔曼相关系数满足0＜
ρ
≤1
时，表征两个幅值序列变化趋势相同，呈正相关；当
ρ
满足
‑
1≤
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晶晶，林骞，谢委彤，邹贵彬，马金亮，晋飞，刘勇利，王飞飞，黄学增，王嘉雨，于凯，张阳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：