[發明專利]一種基于故障時刻S變換頻譜特性的配電網故障啟動方法

有效

• 申請號: 201510035198.1
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104635111B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 黃興倉;李紹榮;馬慶龍;段軍鵬;李起榮;朱凈松;張航;陳繼金;張宇韜;蔣陳根;張曦源;楊以波;束洪春;余多;白冰
• 申請（專利權）人: 云南電網公司楚雄供電局;昆明理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于故障時刻S變換頻譜特性的配電網故障啟動方法，屬于電力系統繼電保護技術領域。

背景技術

我國配電網廣泛采用小電流接地方式，這種接地方式發生單相接地故障時供電仍能保證線電壓的對稱性，不影響對負荷的連續供電。但發生單相接地故障后，由于故障電流微弱、電弧不穩定等原因，單相接地故障可靠啟動長期以來沒有得到很好地解決。

基于零序電壓電流工頻分量的方法靈敏度較低且受消弧線圈影響；基于零序信號5次或以上諧波的方法雖然不受消弧線圈影響，但信號中諧波分量過小，靈敏度受到很大限制。因此，急需提出一種更加可靠的方法實現小電流接地系統單相故障的啟動。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種基于故障時刻S變換頻譜特性的配電網故障啟動方法，用以解決現有的配電網故障啟動方法存在可靠性不高的問題。

本發明的技術方案是：一種基于故障時刻S變換頻譜特性的配電網故障啟動方法，在1MHZ采樣率下，采集短時窗內的零序電壓時域波形，對其進行S變換得到零序電壓S矩陣，再對S矩陣各元素求模得到S模矩陣，并提取S模矩陣在突變發生時刻的幅頻特性，最后計算該時刻幅頻特性的方差ξ；若計算得到的方差ξ大于設定閾值，則判斷配電網發生單相故障，選線裝置啟動；反之，則未發生故障，選線裝置不啟動。

具體步驟為：

(1)短時窗下零序電壓時域波形的獲取：在1MHZ采樣率下，采集短時窗內電壓互感器開口三角形側的零序電壓時域波形，對應的零序電壓離散信號為u₀[m]，m＝0,2，…，N-1；N-1為短時窗下離散信號u₀[m]的個數；

(2)零序電壓時域波形的S變換：利用式對采集到的零序電壓離散信號進行S變換，得到零序電壓S矩陣S[l,k]，其列l對應采樣時間點，行k對應頻率點；U₀[k]為u₀[m]的傅里葉變換；u₀[m]為采樣到的零序電壓離散信號，采樣點m＝0，1，2，…，N-1；N為采樣序列長度；

(3)對零序電壓S矩陣的各元素求模，得到S模矩陣，并提取S模矩陣在突變發生時刻的幅頻特性，再利用式計算該時刻幅頻特性的方差ξ；其中x₁、x₂、…x_n為突變發生時刻的幅頻特性采樣信號，x＝1/n(x₁+x₂+…+x_n)；

(4)單相故障啟動判據的構造：按以下條件進行單相故障與未故障的判別：

若則判定為單相故障，選線裝置啟動；

若則判定為未故障，選線裝置不啟動；

其中為閾值，其整定按照未發生故障時趨于0，而發生單相故障時不為0的原則設置為0.1。

本發明的原理是：

一、獲取短時窗下零序電壓時域波形

在1MHZ采樣率下，采集短時窗內電壓互感器開口三角形側的零序電壓時域波形，對應的零序電壓離散信號為u₀[m]，采樣點m＝0，1，2，…，N-1；N為采樣序列長度。

二、對零序電壓時域波形進行S變換

對采集到的N個零序電壓離散信號點u₀[m]，m＝0,2，…，N-1采用式(1)進行S變換。

式(1)和式(2)中，U₀[k]為u₀[m]的傅里葉變換；S[l,k]為零序電壓S矩陣，其列對應采樣時間點，行對應頻率點；u₀[m]為采樣到的零序電壓離散信號，采樣點m＝0，1，2，…，N-1；N為采樣序列長度。

三、計算S模矩陣幅頻特性的方差

對零序電壓S矩陣S[l,k]的各元素求模，得到S模矩陣，并提取S模矩陣在突變發生時刻的幅頻特性，再利用式(3)計算該時刻幅頻特性的方差ξ。

式(3)中，x₁、x₂、…x_n為突變發生時刻的幅頻特性采樣信號，x＝(x₁+x₂+…+x_n)/n。

四、單相故障與未故障判別

閾值的整定按照未發生故障時趨于0，而發生單相故障時不為0的原則設置為0.1。按以下條件進行單相故障與未故障的判別：

若則判定為單相故障，選線裝置啟動；