[發(fā)明專利]一種環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)短路故障早期檢測、辨識及定線方法

有效

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• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103454549A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 繆希仁;陳俊杰;吳曉梅;林蘇斌;郭謀發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/08
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于電氣線路故障檢測領域，特別是涉及環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)短路故障早期檢測、辨識及定線方法。?

背景技術(shù)

目前環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)中短路故障的保護有兩種方式，一種是由負荷開關(guān)熔斷器組合電器實現(xiàn)，一種是由斷路器實現(xiàn)。用斷路器或熔斷器提供短路保護存在共同問題，它們所提供的保護相對于故障發(fā)生時刻有一定的滯后，一般從故障發(fā)生到故障切除需經(jīng)歷幾十毫秒、甚至上百毫秒。隨著電力系統(tǒng)容量不斷增大，短路容量及短路電流也不斷上升，為了能夠長時間承受強大的短路電流，對線路、設備及開關(guān)本身的動熱穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。

顯然，無限度的提高設備的動熱穩(wěn)定性是不經(jīng)濟的也是不實際的，為了降低短路電流的威脅，如何在短路故障發(fā)生早期限制短路電流的發(fā)展或快速切斷短路故障成為研究熱點，這方面的研究包括故障限流器（FCL）、快速動作的混合式斷路器等。其中，短路故障的早期檢測與辨識是關(guān)鍵技術(shù)。

目前尚無針對環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)的短路故障早期檢測與辨識方法。本發(fā)明將解決中壓環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)中短路故障早期檢測與辨識的問題，在一個配電結(jié)點中，通過對多條線路的同步在線監(jiān)測，根據(jù)電流信號的局部突變信息，提取故障特征值，實現(xiàn)短路故障早期檢測。在研究分析相關(guān)配電線路的故障特征的基礎上，相互驗證，提高短路故障早期檢測的準確性，并快速確定故障線路。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)短路故障早期檢測辨識的方法，通過該方法可以有效地實現(xiàn)對環(huán)網(wǎng)配電線路短路故障的早期檢測與辨識，同時避免因為檢測速度過快導致的誤判斷。

本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)短路故障早期檢測、辨識及定線方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）對環(huán)網(wǎng)配電節(jié)點各線路電流分別進行固定采樣頻率的A/D采樣，同時利用軟件濾波算法濾除噪聲干擾；

2）分析濾波后電流信號的局部突變信息，提取故障特征值；

3）判斷各線路當前得到的故障特征值是否超過短路故障的閾值；若是，初步判斷該線路上發(fā)生了短路故障，進行步驟4）；若否，回到步驟1）繼續(xù)監(jiān)測；

4）結(jié)合相關(guān)線路的故障特征值，進一步確認短路故障，并確定發(fā)生短路故障的線路，實現(xiàn)定線。

在本發(fā)明一實施例中，所述的短路故障早期檢測、辨識方法是通過對電流信號局部突變信息加以分析實現(xiàn)的，即通過相關(guān)算法，對電流信號局部突變信息進行分析，得到故障特征量，根據(jù)特征制定相應閾值規(guī)范，實現(xiàn)短路故障的早期檢測與辨識。

在本發(fā)明一實施例中，所述的相關(guān)算法包括小波分解、小波包分解和波形曲率。

在本發(fā)明一實施例中，所述短路故障定線方法是通過將相關(guān)線路的故障特征信息進行綜合分析與比較，然后判定故障特征最明顯的線路即為發(fā)生故障的線路。

在本發(fā)明一實施例中，所述方法是對中壓環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)進行短路故障檢測、辨識及定線；其保護終端處于線路結(jié)點。

在本發(fā)明一實施例中，所述保護終端是環(huán)網(wǎng)柜或開關(guān)站。

在本發(fā)明一實施例中，所述短路故障包括：三相短路和兩相短路。

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附圖說明

圖1為典型環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)結(jié)點

圖2為典型環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障的仿真波形

圖3為利用小波包分解來檢測短路故障電流信號局部突變信息的示意圖

圖4為出線C1發(fā)生三相短路故障時，不同故障初相角下的線路J1（進線1）、J2（進線2）、C1（出線1）、C2（出線2）的故障特征值的絕對值的對比情況

圖5為本發(fā)明的軟件處理流程

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。

本實施例在環(huán)網(wǎng)柜中實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)短路故障早期檢測、辨識及定線。且本實施例中采用小波包細節(jié)分解算法對短路電流的突變信息進行分析，以由小波分解后的第四尺度細節(jié)分量再分解得到的細節(jié)分量（即附圖3中的dd5值）作為短路故障特征量。

環(huán)網(wǎng)柜是環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)中的重要結(jié)點，系統(tǒng)電源向環(huán)網(wǎng)中注入電能，由環(huán)網(wǎng)柜分配到用電支線中。典型環(huán)網(wǎng)柜如附圖1所示，這是環(huán)網(wǎng)柜的一個仿真模型，由二進二出四條線路構(gòu)成，從上到下依次是進線J1、出線C1、出線C2和進線J2，均為電纜線路；電源為10kV電源，采用Y接類型，中性點不接地。通過故障模塊設置短路故障類型，進行環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)短路故障仿真。