[發明專利]利用小波能量相對熵的配電網纜－線混合線路故障選線方法

有效

• 申請號: 200910094430.3
• 申請日: 2009-05-05
• 公開（公告）號: CN101545943A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 束洪春;彭仕欣;孫士云;劉可真;唐嵐;劉志堅;孫向飛;邱革非;楊毅;常勇;單節杉;劉永泰
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及電力系統繼電保護技術領域，具體地說是利用小波能量相對熵的配電網纜-線混合線路故障選線方法。

背景技術

隨著配電網的發展，諧振接地系統中電纜線路的比例越來越大。諧振接地系統發生單相接地故障時，電纜線路的對地電容較大，暫態量較純架空線路更為豐富，充分利用纜-線混合線路暫態特征進行選線，能大大提高選線的可靠性。

諧振接地系統發生單相接地故障時，線電壓仍對稱且故障電流較小，對負荷的供電影響很小，規程規定系統可以繼續運行1～2h。但是非故障相對地電壓升高，長時間運行會容易導致故障擴大為兩點或多點短路；弧光接地還會引起全系統過電壓，危害設備的絕緣及系統的安全運行，因此必須及時確定故障線路，盡快排除故障。為此，許多學者進行了大量研究，提出了基于穩態量、基于暫態量的多種故障選線方法，并相繼開發了幾代故障選線裝置。但現場運行經驗表明，現有的故障選線裝置選線準確率不高，更為完善的選線算法還有待研究。近年來，有學者著眼于利用故障行波實現選線的研究，但行波傳播速度很快，需要1MHz左右的采樣頻率，對硬件要求較高；諧振接地系統線路較短，非線性負荷干擾較大，行波波頭不易檢測，此亦降低了基于行波分析的故障選線方法的可靠性。對于纜-線混合線路，發生單相接地故障，會引起較大的暫態對地電容電流，與純架空線路相比，健全線路之間零序電流的相似性變差，因此基于相關分析的選線方法準確性會降低。

小波分析作為一種較為精細的暫態信號分析方法，被廣泛應用于電流系統故障信號分析。以往利用小波分析的諧振接地系統故障選線方法，大多是通過比較故障信號暫態分量的幅值大小和極性來實現選線。近年來，有學者著眼于利用小波分析，根據能量最大原理確定故障特征頻帶，用特征頻帶的故障特征實現選線。由于電纜線路與架空線路的線路分布參數差異較大且依頻特性不同等因素影響，各線路能量最集中的頻帶不一定相同，同時利用特征頻帶的故障信息進行選線，損失了其余頻帶的故障特征。

熵是表征信息量的一個普適量，小波能量相對熵能將小波分析與相對熵相結合，充分利用二者的優點，來描述信號的特征量。

發明內容

本發明的目的在于為了克服上述現有小電流接地系統選線方法的不足，發明一種充分小波能量相對熵能細化故障能量分布特征，采用全頻帶的小波能量特征，通過比較各線路綜合小波能量相對熵實現故障選線，其選線的結果準確、可靠。本發明能有效避開CT飽和間斷角對選線的影響，是一種對于纜-線混合線路、純電纜線路和純架空線路，均適用的利用綜合小波能量相對熵的配電網纜-線混合線路故障選線方法。

本發明一種利用全頻帶小波能量相對熵的配電網纜-線混合線路故障選線方法技術方案是：出現母線零序電壓瞬時值越限時，故障選線裝置立即啟動，采集各線路故障后1/4周期的零序電流，進行小波分解，并對各尺度下的小波分解系數進行單支重構，利用重構系數計算各線路零序電流在各個頻帶下的小波能量；結合相對熵對信號間細微差別的超強識別能力，計算各線路在各個頻帶下的小波能量相對熵，并求取每條線路的綜合小波能量相對熵，通過比較各線路全頻帶的綜合小波能量相對熵大小，自適應地選出配電網故障線路，輸出選線結果。

該方法具體步驟如下：

(1)當母線零序電壓瞬時值u_n(t)大于K_uU_n，故障選線裝置立即啟動，記錄下故障后1/4個周期各線路的零序電流，其中K_u一般取值為0.15，U_n表示母線額定電壓；

(2)利用采集的db10小波對各線路故障后1/4個周期的零序電流進行多分辨分析，得到各尺度下的小波系數，在分解尺度j下n時刻的高頻分量系數為，低頻分量的系數為，并對各尺度下的小波分解系數進行單支重構，得到的信號分量、所包含信息的頻帶范圍為：