【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统继电保护，具体涉及一种考虑关键参数最优选择的含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法。
技术介绍
1、由于沙子、草、混凝土、沥青等存在非线性高阻抗，当带电导体与之接触时，故障电流值很低。带电导体与这些元件之间的接触属于高阻抗电弧故障，主要发生在配电网系统中。目前，大多数关于高阻抗电弧故障的检测多依赖于信号处理技术，高频分量提取、多重特征识别和谐波分析已被用于对配电系统中所发生的故障时间进行分类和表征。除此之外，基于电压和电流分布特征的统计方法也被用来检测故障事件。在检测过程中，除了需利用信号处理技术的优点外，还需仔细研究输入输出信号、识别恰当的特征/高频成分，并正确选择高阻抗电弧故障的阈值，从而实现故障和非故障的有效区分。
2、在“碳达峰”、“碳中和”的背景下，分布式能源不断发展，配电网中可再生能源渗透率逐年提升。在含电力电子器件的可再生配电系统中，高阻抗电弧故障的发生是难以预测的，且其故障特征难以识别。当保护装置附近发生开关动作，如变压器、电容器组、非线性负载、感应电动机的开关等，此时所监测到的参数与故障时的参数具有相似性，从而无法保证保护装置动作的安全性和准确性。进一步地，由于可再生能源在配电网中的接入，噪声和谐波的影响难以忽视，因此，在早前相关技术中还存在相应空白。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，该方法有利于提高配电网保护的可靠性和安全性。
2、为了实现上述目的，本专利技术
3、步骤s1：对故障电流信号进行瞬态提取变换处理，提取时频特征；
4、步骤s2：构建最优参数选择目标函数，优化瞬态提取变换中所使用的高斯函数的标准差参数；
5、步骤s3：基于故障与非故障数据集的能量值，选择故障检测指标中的漂移参数；
6、步骤s4：进行含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测，判断配电网是否发生高阻抗电弧故障。
7、进一步地，步骤s1中，瞬态提取变换的实现方法为：
8、由于瞬态提取变换tet的基本目标为提取故障信号在短时间瞬态出现时所具有的时频特征，考虑如下的短时傅里叶变换stft：
9、
10、式中，g(u-t)为移动窗口高斯函数，s(u)为非平稳时变信号函数；变换基函数是识别信号因调制而发生时变变化的关键参数，并选择幅度为a、时移为0的狄拉克函数作为s(u)，基函数与信号函数分别为：
11、
12、s(u)＝aδ(t-t0) (3)
13、将式(2)和(3)代入式(1)中，利用stft可获得准确的频率信息；为增强stft结果，采用瞬态提取变换，其数学表达式为：
14、te(t,ω)＝stft(t,ω)·teo(t,ω) (4)
15、式中，teo(t,ω)为瞬态提取算子，使得te(t,ω)的能量分布比stft(t,ω)更为同心；为进一步提升检测效果，计算整个信号长度的tet能量系数的绝对值：
16、e＝abs{te(t,ω)} (5)。
17、进一步地，步骤s2中，瞬态提取变换中所使用的高斯函数如下：
18、
19、式中，f为频率，时间尺度的参数t控制窗口位置，标准差σ控制高斯窗口的宽度；
20、关键参数的最优选择模型如下：首先基于可用的数据集构建目标函数；假设可用的数据集数量为n，其中p个为基于不同运行参数的故障数据集，q个属于非故障数据集，则参数最优选择模型的目标函数为：
21、
22、基于上式，生成p个σ的最优值，从中提取最大最优值，并选择其作为检测所有可能的高阻抗电弧故障的全局最优值σ1：
23、σ1＝max{σd1,σd2,σd3,…σdp} (8)
24、根据非故障数据集得到最优参数σ2：
25、σ2＝min{σdp+1,σdp+2,σdp+3,…σdn} (9)
26、根据σ1、σ2，从故障和非故障数据集生成最终的最优值σpt，具体选择公式如下：
27、σ1＜σopt＜σ2 (10)。
28、进一步地，
29、步骤s3中，剩余电流信号通过标准差优化后的瞬态提取变换，计算出能量e，当能量e超过0时即完成故障检测任务；将tet能量的积累的和作为触发跳闸的最终故障检测指标：
30、gtet(k)＝gtet(k-1)+max(e(k)-v,0) (11)
31、式中，gtet为故障检测指标，v为漂移参数；理想状况下v＝0，但并不安全，因此根据整个数据集的能量值进行修正；在与故障相关的能量值中提取最小值emin_fault，并在非故障情况的能量值中提取最大值emax_nofault，则漂移参数v从以下集合中选择：
32、v∈(emax_nofault,emin_fault) (12)。
33、进一步地，步骤s4中，含可再生能源配电网高阻抗电弧故障的检测流程如下：
34、1)采集三相电流信号；
35、2)计算剩余电流；
36、3)利用公式(7)计算瞬态提取变换的能量分量；
37、4)利用公式(11)计算最终检测指标gtet，如果gtet大于0，则判断发生了高阻抗电弧故障。
38、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术聚焦于故障检测方法中的最优参数选择问题，针对hiaf故障特征不可预测且难以识别的特点，提出了一种考虑关键参数最优选择的含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，优化了信号分析中所采用的高斯窗函数的标准差和故障检测指标中的漂移参数，提出了含可再生能源配电网的高电阻电弧故障检测流程，能够有效区分各种hiaf与非hiaf条件，解决了电力电子设备接入条件下高电阻接地故障难以识别的问题，提升了配电网保护动作的可靠性和安全性。
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1.一种含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，其特征在于，步骤S1中，瞬态提取变换的实现方法为：
3.根据权利要求2所述的一种含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，其特征在于，步骤S2中，瞬态提取变换中所使用的高斯函数如下：
4.根据权利要求3所述的一种含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，其特征在于，步骤S3中，剩余电流信号通过标准差优化后的瞬态提取变换，计算出能量E，当能量E超过0时即完成故障检测任务；将TET能量的积累的和作为触发跳闸的最终故障检测指标：
5.根据权利要求4所述的一种含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，其特征在于，步骤S4中，含可再生能源配电网高阻抗电弧故障的检测流程如下：
【技术特征摘要】
1.一种含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，其特征在于，步骤s1中，瞬态提取变换的实现方法为：
3.根据权利要求2所述的一种含可再生能源配电网高阻抗电弧故障检测方法，其特征在于，步骤s2中，瞬态提取变换中所使用的高斯函数如下：
4.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：连庆文，罗翔，林栋，吴涵，张振宇，高源，王健，陈秉熙，郑凌娟，王珏莹，蔡智萍，林孝思，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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