[發(fā)明專利]一種基于變尺度雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的配電網(wǎng)故障選線方法

有效

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• 申請日: 2015-07-06
• 公開（公告）號: CN104950230B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉衛(wèi);高杰;魏向向;曾志輝;韋延方
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于變尺度雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的配電網(wǎng)故障選線方法，屬于電力系統(tǒng)配電網(wǎng)故障選線領(lǐng)域。

背景技術(shù)

配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，與用戶的聯(lián)系最為緊密，對用戶的影響也最為直接。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，電力系統(tǒng)的故障大多發(fā)生在配電網(wǎng)，而配電網(wǎng)故障中80％是單相接地故障，單相接地故障發(fā)生時，線電壓仍然是對稱的，故障電流較弱，可在故障后短時運(yùn)行1～2小時，可以顯著提高供電的可靠性。然而，在單相接地故障期間，非故障相對地電壓的上升會使系統(tǒng)絕緣受到威脅，易致使單相接地短路故障發(fā)展為相間短路，線路保護(hù)跳鬧、供電中斷等問題。此外，由于故障信號微弱、工況狀況復(fù)雜等問題易導(dǎo)致選線困難。因此，在這一領(lǐng)域大力開展研究工作具有重要而深遠(yuǎn)的意義。

目前，許多學(xué)者對此做了大量的研究工作，提出了諸多選線方法。基于所依據(jù)的特征量的不同，目前，單相接地故障選線方法可分為3類：信號注入法、穩(wěn)態(tài)量選線法和暫態(tài)量選線法。其中，信號注入法需要附加信號裝置，工程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，穩(wěn)態(tài)量選線法存在特征信號微弱，選線結(jié)果不可靠的問題。而暫態(tài)量選線法所依據(jù)的暫態(tài)特征比穩(wěn)態(tài)值大幾倍甚至幾十倍，且不受消弧線圈的影響，無需添加額外設(shè)備，因此具有更高的可靠性及應(yīng)用價值。其中，已有文獻(xiàn)使用小波變換提取特征信息構(gòu)造判據(jù)以實(shí)現(xiàn)故障選線，但小波變換易受噪聲影響，所選取的特征頻帶有可能是非有效的故障暫態(tài)量，此外，不同的小波基函數(shù)將導(dǎo)致不同的暫態(tài)特征提取結(jié)果，進(jìn)而引發(fā)誤判。已有文獻(xiàn)利用Prony分段擬合故障后T/4周期內(nèi)的暫態(tài)零序電流信號，不僅有效避開了電流互感器磁密飽和對采集信號的影響，而且在一定程度上提高了Prony整體擬合精度，但是此算法計算量大，且擬合階數(shù)確定困難，抗噪能力不強(qiáng)。支持向量機(jī)在解決小樣本、非線性及高維模式識別問題中具有優(yōu)勢，但識別能力易受自身參數(shù)的影響。已有文獻(xiàn)利用EMD分解故障零序電流，以提取特征量中的五次諧波分量，并將其輸入到Duffing振子中，通過系統(tǒng)相圖變化進(jìn)行選線，但當(dāng)零序電流受到較大干擾時，EMD分解可能會出現(xiàn)模態(tài)混疊現(xiàn)象，進(jìn)而造成誤判。

近年來，隨機(jī)共振理論的研究取得了較大的進(jìn)展。所謂隨機(jī)共振，就是應(yīng)用隨機(jī)共振原理(比如雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng))進(jìn)行微弱信號增強(qiáng)檢測的一種具有實(shí)際應(yīng)用價值的新技術(shù)，其研究和應(yīng)用己涉及到物理、信號處理、機(jī)械故障診斷、生物、化學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域，但是在電力系統(tǒng)中的研究相對較少。因此，本發(fā)明提出一種基于變尺度雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的配電網(wǎng)故障選線新方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有故障選線方法的不足，并在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上，發(fā)明一種基于變尺度雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的配電網(wǎng)故障選線方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

1.一種基于變尺度雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的配電網(wǎng)故障選線方法，包括如下步驟：

步驟1當(dāng)配電網(wǎng)零序電壓大于0.15倍的母線額定電壓時，分別檢測電壓互感器與消弧線圈是否發(fā)生斷線與串聯(lián)諧振，若電壓互感器未發(fā)生斷線，且消弧線圈也未發(fā)生串聯(lián)諧振，則判定配電網(wǎng)發(fā)生故障，同時啟動采樣裝置，記錄各分支線路故障發(fā)生前一個周期到故障發(fā)生后一個周期之間的暫態(tài)零序電流i_zn(t)，其中，故障時刻為0.02s，i_zn(t)的時間長度為0s～0.04s，0s～0.02s為故障前一周期，0.02s～0.04s為故障后一周期，n為線路編號，n＝1，2，3，4；

步驟2設(shè)定變尺度雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)中勢函數(shù)的參數(shù)a、b和四階龍格-庫塔方程的數(shù)值計算步長h_s，其中，變尺度雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)表達(dá)式為：

dx/dt＝-dV(x)/dx+s(t)

V(x)為勢函數(shù)，V(x)＝-ax²/2+bx⁴/4，a和b為勢函數(shù)參數(shù)，s(t)代表暫態(tài)零序電流i_zn(t)；

步驟3將i_zn(t)故障前一周期置零，也即將i_zn(t)的0～0.02s的數(shù)據(jù)置零，判斷各分支線路的i_zn(t)最大幅值是否小于5，若是，則轉(zhuǎn)入步驟4；若不是，則轉(zhuǎn)入步驟5；

步驟4將各分支線路的i_zn(t)的幅值擴(kuò)大10倍后，并替換變尺度雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)表達(dá)式中的s(t)，采用四階龍格-庫塔算法對其進(jìn)行數(shù)值求解，所得的解為整體特征信號i_sn(t)，并轉(zhuǎn)入步驟6；