[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)輸電線路短路故障診斷方法

有效

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• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103713237A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史永鋒;師瑞峰;鄭士堯
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)輸電安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力系統(tǒng)輸電線路短路故障診斷方法。

背景技術(shù)

輸電線路一方面跨越的空間距離大，一般為幾十到幾千千米，另一方面長期暴露在環(huán)境條件惡劣的戶外，無法進行有效的維護，與其他電氣元件比較，輸電線路所處的條件決定了它是電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的一環(huán)。輸電線路上，最常見同時也是最危險的故障是相與相或相與地之間的非正常連接，即短路。這些故障在電力系統(tǒng)中分為單相接地短路、兩相相間短路、兩相接地短路和三相接地短路。其中以單相接地短路最為常見，而三相短路是比較少見的。短路發(fā)生時會產(chǎn)生很大的短路電流，同時使系統(tǒng)中電壓大大降低。短路點短路電流及短路電流的熱效應(yīng)和機械效應(yīng)會直接損壞電氣設(shè)備。電壓下降影響用戶的正常工作，影響產(chǎn)品質(zhì)量。短路更嚴重的后果，是因為電壓下降可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)電廠之間并列運行的穩(wěn)定性遭受破壞，引起系統(tǒng)振蕩，直至整個系統(tǒng)瓦解。因此輸電線路的短路故障診斷是電力系統(tǒng)故障診斷的一個重點。

電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，伴隨有高次諧波的產(chǎn)生，為避免這些諧波的不良影響，有必要對其加以分析和抑制。小波分析將此類信號變換投影到不同的尺度上會明顯地表現(xiàn)出這些高頻、奇異高次諧波信號的特性。特別是小波包具有將頻率空間進一步細分的特性，將很好地為抑制高次諧波提供可靠的依據(jù)。小波變換能夠表征其他信號分析技術(shù)無法滿足的分析所需要的電力系統(tǒng)暫態(tài)信號方面的數(shù)據(jù)。通常情況下，暫態(tài)信號的小波變換用多分辨率分解的快速算法來表達，利用正交小波基將信號分解成不同頻率下的信號。它等于遞歸濾波的高通和低通濾波器對信號進行分析。

目前，采用小波變換來進行故障判斷主要是將小波熵用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或模糊系統(tǒng)等啟發(fā)式算法中來識別故障。通過小波變換和小波時頻參數(shù)生成小波熵特征向量，然后結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識別故障。這在做理論研究時可以得到很復(fù)雜的模型和很好的識別效果，故障識別能力強。但對于現(xiàn)場實際，這種方法所設(shè)計的系統(tǒng)復(fù)雜，不能很好的適用實際應(yīng)用，而且不同的現(xiàn)場存在各種差異，該方法通用性較差。同時，識別故障需要的時間長，不利于電力系統(tǒng)穩(wěn)定且經(jīng)濟運行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電力系統(tǒng)輸電線路短路故障診斷方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：輸電線路電流信號提取及數(shù)據(jù)預(yù)處理；

步驟2：故障診斷流程，輸電線路短路故障可以分為：單相接地短路、兩相間短路、兩相接地短路以及三相接地短路四類故障，因此，在故障診斷時應(yīng)首先判斷某條線路是否發(fā)生了故障，然后確定故障類型及故障相別；

步驟3：參數(shù)設(shè)置，在進行故障診斷時用到了三個參數(shù)alpha1,alpha2,alpha3，用于比較電流信號小波轉(zhuǎn)換后能量熵的絕對值之和之間的關(guān)系，從而確定輸電線路是否發(fā)生故障、故障類型及故障相別，所以，參數(shù)的設(shè)置是整個診斷模型中關(guān)鍵的一步；

步驟4：在步驟3參數(shù)設(shè)置基礎(chǔ)上，結(jié)合步驟2設(shè)計的輸電線路故障診斷模型，就能診斷出輸電線路是否發(fā)現(xiàn)故障以及發(fā)生的故障類型。

所述步驟1的具體步驟如下：

步驟1.1：提取輸電線路電流信號，每條輸電線路都會配備相應(yīng)的故障錄波器，通過傳感器采集獲得對應(yīng)線路的錄波信號，此處的錄波信號為離散的數(shù)據(jù)序列；一個錄波文件會包含相應(yīng)輸電線路的多項數(shù)據(jù)，該文件存儲于系統(tǒng)錄波數(shù)據(jù)庫中，首先按照既定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則從上述錄波文件中轉(zhuǎn)換得到輸電線路錄波電流序列；然后生成電流序列文本，此序列數(shù)據(jù)采集間隔為0.3125ms，即每秒鐘采集3200個等間隔的數(shù)據(jù)；

步驟1.2：小波變換求各相電流能量熵值，給定一個離散信號序列x(n)時，在時刻k和尺度j快速轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換后得到高頻分量D_j(k)和低頻分量A_j(k)；頻帶信息包含在信號分量D_j(k)和A_j(k)中，通過以下方式獲得重建：