[發(fā)明專利]基于暫態(tài)行波的高阻接地故障檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710303724.3
• 申請(qǐng)日: 2007-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN101187687A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董新洲;施慎行;崔韜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/08
• 分類號(hào): G01R31/08;H02H3/14
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 廖元秋

1.一種基于暫態(tài)行波的高阻接地故障檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括故障啟動(dòng)和故障檢測(cè)兩部分，其中故障啟動(dòng)采用暫態(tài)行波電氣量進(jìn)行啟動(dòng)判斷，通過比較暫態(tài)行波電氣量與閾值的大小啟動(dòng)故障檢測(cè)；故障檢測(cè)采用故障分量進(jìn)行判別，通過故障檢測(cè)算法輸出故障檢測(cè)結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于啟動(dòng)判斷的暫態(tài)行波電氣量的頻率范圍為4kHz到10kHz。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的故障分量采用基于平均值的故障分量，該故障分量獲得的方法為：首先，利用M個(gè)周波的采樣值，對(duì)相同相位的采樣值點(diǎn)取其算術(shù)平均，計(jì)算出該M個(gè)周波的平均值序列；接著利用當(dāng)前采樣值與對(duì)應(yīng)相位的M個(gè)周波的平均值序列的做差獲得基于平均值的故障分量。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述故障檢測(cè)采用高頻算法，其實(shí)現(xiàn)步驟為：輸入信號(hào)為電流信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行高頻采樣循環(huán)存儲(chǔ)著多個(gè)周波的數(shù)據(jù)，每個(gè)周波計(jì)算一次，計(jì)算的內(nèi)容包括：1)檢測(cè)四個(gè)周波的過零點(diǎn)，2)對(duì)四個(gè)周波的信號(hào)進(jìn)行四層小波變換，并求對(duì)應(yīng)模極大值，3)對(duì)過零點(diǎn)附近設(shè)定的時(shí)間窗內(nèi)的小波變換模極大值進(jìn)行絕對(duì)值求和，4)將所求絕對(duì)值和閾值進(jìn)行比較，給出結(jié)果；如果超過閾值且持續(xù)超過一定時(shí)間，則認(rèn)為發(fā)生故障，否則認(rèn)為無故障。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述故障檢測(cè)采用諧波算法，其實(shí)現(xiàn)步驟為：輸入信號(hào)為電流信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行工頻采樣，實(shí)時(shí)獲取故障分量作為算法輸入；接著利用離散傅立葉變換實(shí)時(shí)計(jì)算故障分量的三次諧波和基波的幅值與相位；最后執(zhí)行故障判據(jù)：如果基波的幅值超過閾值，同時(shí)三次諧波的幅值和基波幅值的比例超過閾值，而且三次諧波相對(duì)基波的相位差在設(shè)定范圍內(nèi)，并且持續(xù)時(shí)間超過時(shí)間閾值，則判定為故障狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述故障分量采用基于平均值的故障分量，其獲取過程如下：I_fault＝I_current-I_average，其中I_fault為基于平均值的故障分量，I_current為當(dāng)前采樣值，I_average為對(duì)應(yīng)當(dāng)前采樣值相位處的，前M個(gè)周波(M為大于1的整數(shù))的該相位的所有采樣點(diǎn)平均值；其中I_average的實(shí)現(xiàn)如下：利用M個(gè)周波的采樣值，對(duì)相同相位的采樣值點(diǎn)取其算術(shù)平均，計(jì)算出該M個(gè)周波的平均值序列。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述故障檢測(cè)采用基波算法，其實(shí)現(xiàn)步驟為：輸入信號(hào)為電流信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行工頻采樣，對(duì)每一個(gè)采樣點(diǎn)，利用離散傅立葉變換計(jì)算當(dāng)前基波幅值；接著計(jì)算當(dāng)前基波幅值增量，該增量為當(dāng)前基波幅值與前一段時(shí)間內(nèi)的基波幅值的平均值的差；如果增量大于閾值則認(rèn)為為燃弧狀態(tài)，否則為熄弧狀態(tài)；再通過在復(fù)歸時(shí)限內(nèi)對(duì)狀態(tài)變換行進(jìn)計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)來給出故障判斷：狀態(tài)變化次數(shù)大于閾值則認(rèn)為故障確認(rèn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述故障檢測(cè)采用組合算法，其實(shí)現(xiàn)步驟包括：第一步對(duì)輸入信號(hào)分別進(jìn)行高頻算法、諧波算法和基波算法判斷，第二步對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行綜合邏輯判斷；所述的高頻算法實(shí)現(xiàn)步驟為：輸入信號(hào)為電流信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行工頻采樣，實(shí)時(shí)獲取故障分量作為算法輸入；接著利用離散傅立葉變換實(shí)時(shí)計(jì)算故障分量的三次諧波和基波的幅值與相位；最后執(zhí)行故障判據(jù)：如果基波的幅值超過閾值，同時(shí)三次諧波的幅值和基波幅值的比例超過閾值，而且三次諧波相對(duì)基波的相位差在設(shè)定范圍內(nèi)，并且持續(xù)時(shí)間超過時(shí)間閾值，則判定為故障狀態(tài)；并設(shè)定高頻算法時(shí)間限，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，一方面對(duì)超過閾值滿足故障發(fā)生條件的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)數(shù)(只計(jì)數(shù)狀態(tài)的變化的次數(shù))，同時(shí)對(duì)故障發(fā)生狀態(tài)計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)或計(jì)時(shí)之一滿足各自的閾值，算法輸出高阻故障確認(rèn)，如果僅僅有故障狀態(tài)，而沒有滿足閾值，則認(rèn)為高阻故障疑似，否則按照擾動(dòng)和無故障輸出；其中的諧波算法實(shí)現(xiàn)步驟為：輸入信號(hào)為電流信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行工頻采樣，實(shí)時(shí)獲取故障分量作為算法輸入；接著利用離散傅立葉變換實(shí)時(shí)計(jì)算故障分量的三次諧波和基波的幅值與相位；最后執(zhí)行故障判據(jù)：如果基波的幅值超過閾值，同時(shí)三次諧波的幅值和基波幅值的比例超過閾值，而且三次諧波相對(duì)基波的相位差在設(shè)定范圍內(nèi)，并且持續(xù)時(shí)間超過時(shí)間閾值，則判定為故障狀態(tài)；并在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，一方面對(duì)故障狀態(tài)進(jìn)行計(jì)數(shù)(只計(jì)數(shù)狀態(tài)的變化的次數(shù))，另一方面同時(shí)對(duì)故障狀態(tài)計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)或計(jì)時(shí)之一滿足各自的閾值，算法輸出高阻故障確認(rèn)，如果僅僅有故障狀態(tài)，而沒有滿足閾值，則認(rèn)為高阻故障疑似，否則按照擾動(dòng)和無故障輸出；其中基波算法實(shí)現(xiàn)如下：輸入信號(hào)為電流信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行工頻采樣，對(duì)每一個(gè)采樣點(diǎn)，利用離散傅立葉變換計(jì)算當(dāng)前基波幅值；接著計(jì)算當(dāng)前基波幅值增量，該增量為當(dāng)前基波幅值與前一段時(shí)間內(nèi)的基波幅值的平均值的差；如果增量大于閾值則認(rèn)為為燃弧狀態(tài)，否則為熄弧狀態(tài)；再通過在復(fù)歸時(shí)限內(nèi)對(duì)狀態(tài)變換行進(jìn)計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)來給出故障判斷：狀態(tài)變化次數(shù)大于閾值則認(rèn)為故障確認(rèn)，狀態(tài)發(fā)生兩次以上變化，但不足則是故障疑似，否則判別是擾動(dòng)或正常操作；其中的綜合邏輯實(shí)現(xiàn)如下：規(guī)定每種算法的高阻故障輸出分值為1，高阻疑似分值為0，無故障分值為-1，三種算法的分值相加，一旦結(jié)果大于1則判定為高阻故障；否則輸出無故障。