小電流接地系統單相接地故障暫態選線方法
【專利摘要】本發明公開了一種小電流接地系統單相接地故障暫態選線方法，包括以下步驟：故障選線邏輯啟動；采集母線上所有支路故障暫態電流數據；計算線路及母線零序故障暫態電流；計算線路及母線的樣本熵；根據線路及母線的樣本熵進行選線。本方法采用樣本熵度量暫態信號的樣本熵來作為選線的依據，樣本熵克服了近似由于自身匹配計入統計量會導致其計算結果不一致，具有更強的數據獨立性、更好的一致性和更強的對丟失數據不敏感程度，因此，采用樣本熵進行選線相比利用近似熵選線具有更高的準確度。
【專利說明】
小電流接地系統單相接地故障誓態選線方法
技術領域
[0001] 本發明設及小電流接地系統單相接地故障選線方法，尤其是設及一種小電流接地 系統發生單相接地故障時利用暫態信息選線的方法。
【背景技術】
[0002] 我國3kV~66kV配電網廣泛采用中性點非有效接地方式，它包括中性點不接地、中 性點經消弧線圈接地及中性點經高電阻接地S種方式。小電流接地系統發生單相接地故障 時，故障電流和故障電壓暫態過程中包含有豐富的故障信息，它比穩態故障信號大十幾倍 到幾十倍，利用暫態故障信號的選線方法靈敏度高且不受消弧線圈的影響，得到廣泛的應 用。符玲，何正友等在刊號0258-8013《中國電機工程學報》2008年第28卷第28期第68頁至第 73頁《近似賭算法在電力系統故障信號分析中的應用》公開了一種利用小電流接地系統發 生單相接地故障時的暫態信號近似賭進行選線的方法，賭指的是新信息的產生率，近似賭 算法由于包含了對自身數據的比較，而將與自身相比的概率也加入其中必然會引起偏差， 而運種偏差直接導致它對微小的復雜性變化不靈敏。因此，近似賭算法由于矢量自身匹配 計入統計量會導致其計算結果不一致，運種缺陷導致采用近似賭選線準確度不高。

【發明內容】

[0003] 本發明要解決的技術問題在于:近似賭算法由于矢量自身匹配計入統計量必然會 引起偏差，而運種偏差直接導致它對微小的復雜性變化不靈敏，運種缺陷導致采用近似賭 選線準確度不高。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明提供一種基于故障暫態信號樣本賭的選線方法，克 服了利用近似賭暫態選線方法存在的問題，從而進一步提高了暫態選線的準確度。
[0005] 本方法采取的技術方案包括W下步驟：
[0006] 步驟1、故障選線邏輯啟動；
[0007] 步驟2、采集母線上所有支路故障暫態電流數據；
[000引步驟3、計算線路及母線零序故障暫態電流；
[0009] 步驟5、對每條線路及母線零序故障暫態電流進行樣本賭計算；
[0010] 步驟6、根據樣本賭進行選線:比較每條線路及母線的樣本賭，最大者為故障線路。
[0011] -個具有多條出線的小電流接地系統發生單相接地故障時，故障線路檢測到的零 序暫態電流是所有健全線路零序暫態電流與消弧線圈電流之和。因此，故障線路檢測到的 零序暫態電流的復雜度在各種情況下都是最高的。近似賭和樣本賭都是表征信號復雜度的 量，樣本賭在W下方面比近似賭具有更明顯的優勢:a)樣本賭克服了近似賭自身數據段對 比的缺點，因此對于數據長度具有更強的獨立性;b)樣本賭相對于近似賭的具有更好的一 致性，當參數改變時對兩個序列之間的樣本大小關系不變;C)樣本賭對于丟失數據的不敏 感程度。
[0012] 本發明的技術效果在于:本方法采用度量暫態信號復雜度的樣本賭來作為選線的 依據，樣本賭克服了近似賭由于自身匹配計入統計量會導致其計算結果不一致，從而具有 更強的數據獨立性、更好的一致性和更強的對丟失數據不敏感程度，因此，采用樣本賭進行 選線相比采用近似賭選線具有更高的準確度。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明的流程圖；
[0014] 圖2為單相接地故障時線路故障時的零序網絡等效圖；
[0015] 圖3為單相接地故障時母線故障時的零序網絡等效圖；
[0016] 圖4是線路故障系統仿真模型圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖1和實例對發明做進一步描述，本發明包含具體W下步驟：
[0018] 步驟1、故障選線邏輯啟動：當系統正常運行時，小電流接地系統零序電壓為零，= 相相電壓平衡，當發生單相接地故障時，其零序電壓大于零，故障相電壓降低，非故障相電 壓升高，因此，可WW母線零序電壓瞬時值大于零序電壓設定值W及非故障相電壓升高超 過設定值，來進行判斷，當條件均滿足時故障選線裝置啟動;其中零序電壓設定值為0.15倍 的母線相電壓，非故障相電壓設定值為1.1倍母線相電壓。
[0019] 步驟2、選線裝置啟動后，采集故障前2個周波和故障后15個周波數據，提取故障前 半個周波和故障后一個半周波數據共兩個周波數據作為暫態量數據，提取故障后5~15個 周波數據作為穩態量數據。
[0020] 步驟3、計算線路及母線故障暫態零序電流：
[0021] 線路故障暫態零序電流為線路故障暫態=相電流之和。根據基爾霍夫電流理論， 母線故障暫態零序電流等于所有與母線連接的所有支路的故障暫態零序電流之和。當母線 未發生接地故障時，由于母線既沒有電源也沒有負荷，所有支路的零序電流之和為零，即母 線的故障暫態零序電流為零，如圖2所示。當母線發生單相接地故障時，零序電源位于母線 上，母線的故障暫態零序電流等于所有支路的故障暫態零序電流和消弧線圈故障暫態電流 之和，如圖3所示；
[0022] 步驟4、計算每條線路及母線的故障暫態零序電流的樣本賭：
[0023] (4A)對于由N個數據組成的原始數據序列{X(N)} =U(I)，u(2)，…，U(N);
[0024] (4B)計算序列{X(N)}的標準方差Xstd，設置參數值，令參數r = 0.1 Xstd~0.25Xstd， 令參數m=l或2;
[0025] (4C)按照序號的連續順序來組成一組m維的矢量
[0026] 給定維數m，序列{X(N)}按順序組成m維矢量X(i):
[0027] X(i) = [u(i) ,u(i+l),,u(i+l+m) ], i = l ,2,... ,N-m+l (I)
[00%] (4D)定義X(i)與X(j)之間的距離d[Xm(i)，Xm(j)]為兩者對應元素中最大差值的絕 對值。即：
[0029] d(Xm(i)，Xm( j))=max[ |u(i+k)-u( j+k) I ] ,k = 0,1,2,... ,m-l; i , j = l~N-m+1; i聲 j (2)
[0030] (4E)對于給定的參數r (r〉0)，對于每個I ^ i ^ N-m的值，統計X(i)與X(j)之間距離 小于等于r的數目，此數目與距離總數N-m-1的比值，記作B/b)。
[0031]
[0032] 求其對所有i的平均值，記作鈍r(r)
[0033] (3)
[0034] (4F)再把維數m加1，變成m+1重復步驟(4B)~(4E)得8嚴1 (r)和滬"(r)，B"(r)和滬" (r)分別為m點和m+1點兩序列相似的概率。
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[0036] ㈱
[0037] 步驟5、比較每條線路及母線的樣本賭，最大者為故障線路。
[0038] 下面介紹仿真實例
[0039] 如圖4為llOkV/lOkV配電線路仿真模型，變壓器IOkV側中性點通過開關和消弧線 圈相聯，根據需要選擇開關的打開方式。當開關打開時，為中性點不接地系統，當開關閉合 時，為中性點經消弧線圈接地系統。模型中參數如下：系統共有4條饋電線路，Li、L2為架空線 路，L3為電纜架空混合線路，L4為電纜線路，Li的長度為12虹1心的長度為化km，L3的電纜長度 為4km;架空線14km，L4的電纜長度為13km;采用補償度為8%的過補償。饋線參數如下表所 示：
[0040] 表1饋線參數表
[0041]
[0042] 仿真模型中，線路1和線路3所帶負荷為非線性負荷、線路2和線路4所帶負荷為線 性負荷，利用受脈沖控制的開關結合脈沖源建立可弧光接地仿真模型。
[0043] 對于W上模型，在不同接地方方式、不同故障線路、不同故障合閩角、不同過渡電 阻W及不同的弧光接地情況下，對每條線路及母線設置大量的故障，計算近似賭法和樣本 賭法的選線成功率。表2是運兩種方法的平均成功率。
[0044] 表2兩種選線方法的平均成功率 「00451
[0046]從表2的分析結果可W看出，相比較近似賭法的基于暫態信息的選線方法，本發明
【主權項】
1. 小電流接地系統單相接地故障暫態選線方法，實現的過程為： (1) 故障選線邏輯啟動； (2) 采集故障暫態數據； (3) 根據故障暫態數據計算系統每條線路的暫態特征量； (4) 根據暫態特征量的比較進行選線； 其特征是： (5) 所選擇的暫態特征量是零序暫態電流的樣本熵。2. 根據權利1所述的小電流接地系統單相接地故障暫態選線方法，其特征是：比較各條 線路及母線零序暫態電流的樣本熵進行選線，選擇原則是:零序暫態電流的樣本熵最大的 線路或母線為故障線路。
【文檔編號】G01R31/02GK106019048SQ201610330022
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】顧民, 葛良全, 胡傳皓, 張晴, 李琳琳, 蔣開明
【申請人】成都理工大學