[發(fā)明專利]一種配電網(wǎng)單相接地故障選線方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610834659.6
• 申請(qǐng)日: 2016-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106199342B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建文;梁靜;劉永佳;方子朝;張廣驍;劉鵬;趙斌;張乃元;李春輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/08
• 分類號(hào): G01R31/08
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種配電網(wǎng)單相接地故障選線方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、故障信號(hào)的實(shí)時(shí)獲?。翰捎秒娋W(wǎng)電壓傳變電路(1-1)實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓并通過(guò)電網(wǎng)電壓濾波器(1-2)進(jìn)行濾波去噪處理，采用零序電壓傳變電路(1-3)實(shí)時(shí)檢測(cè)零序電壓并通過(guò)零序電壓濾波器(1-4)進(jìn)行濾波去噪處理，采用多個(gè)支線零序電流傳變電路(2-1)實(shí)時(shí)檢測(cè)各支線零序電流并分別通過(guò)支線零序電流濾波器(2-2)進(jìn)行濾波去噪處理；

步驟二、故障信號(hào)的采集、存儲(chǔ)及分析處理：模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)在微控制器(6)的控制下，對(duì)步驟一中濾波去噪處理后的電網(wǎng)電壓、零序電壓和多條支線的零序電流信號(hào)進(jìn)行周期采樣，并對(duì)每一采樣周期內(nèi)所采集的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出給微控制器(6)，微控制器(6)將其接收的電網(wǎng)電壓、零序電壓和多條支線的零序電流信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(4)中，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到電網(wǎng)電壓的相電壓的有效值U_a和零序電壓的有效值U₀；

步驟三、單相接地故障發(fā)生與否的判斷：微控制器(6)將其分析處理得到的半個(gè)周波內(nèi)的多個(gè)零序電壓的有效值U₀與設(shè)定的電網(wǎng)零序電壓門檻值U_OP＝0.15U_a相比較，當(dāng)U₀≥U_op時(shí)，判斷為單相接地故障發(fā)生，執(zhí)行步驟四；否則，當(dāng)多個(gè)電網(wǎng)零序電壓U₀中有小于電網(wǎng)零序電壓門檻值U_op時(shí)，返回步驟二；

步驟四、各支線零序電流的非工頻分量的提?。何⒖刂破?6)對(duì)步驟二中各支線零序電流的非工頻分量進(jìn)行提取，微控制器(6)對(duì)任一支線的零序電流的非工頻分量的提取過(guò)程均相同，得到幅值系數(shù)向量其中，N為支線個(gè)數(shù)且N≥2，a_j為任一支線的支線零序電流的非工頻分量的幅值，1≤j≤N；

所述微控制器(6)對(duì)任一支線的零序電流的非工頻分量的幅值a_j提取時(shí)，過(guò)程如下：

步驟401、構(gòu)造支線零序電流的觀測(cè)信號(hào)矩陣X：微控制器(6)利用故障后一個(gè)周波的支線零序電流i₀的數(shù)據(jù)構(gòu)造支線零序電流的觀測(cè)信號(hào)矩陣其中，M為一個(gè)周波T內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)且M≥1，T_s為相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)的采樣時(shí)間間隔，i₀(qT_s)為第q個(gè)采樣點(diǎn)的零序電流采樣值，sin(qωT_s)為單位工頻信號(hào)的正弦虛擬觀測(cè)信號(hào)sin(ωt)在第q個(gè)采樣點(diǎn)處的離散值，cos(qωT_s)為單位工頻信號(hào)的余弦虛擬觀測(cè)信號(hào)cos(ωt)在第q個(gè)采樣點(diǎn)處的離散值，q＝1，2，…，M；

步驟402、觀測(cè)信號(hào)矩陣X的中心化：微控制器(6)對(duì)觀測(cè)信號(hào)矩陣X中心化處理，得到中心化矩陣

步驟403、中心化矩陣的白化：微控制器(6)對(duì)步驟402中的中心化矩陣白化處理，得到白化矩陣Z；

步驟404、迭代初始化：通過(guò)微控制器(6)初始化W(k)，即令k＝0任意取W(0)且滿足||W(0)||₂＝1，W(k)為解混矩陣W的第k次迭代，其中，W是n×n維的解混矩陣，k＝0，1，……，M，n為觀測(cè)信號(hào)矩陣行數(shù)；

步驟405、根據(jù)進(jìn)行迭代過(guò)程，其中，λ為迭代的阻尼因子且0＜λ＜1，G為非線性函數(shù)且G(x)＝tan(a₁x)，a₁為非線性函數(shù)G的變量系數(shù)且1≤a₁≤2，β為常數(shù)，E(Y)為變量數(shù)據(jù)Y的均值；

步驟406、根據(jù)公式W(k+1)←W(k+1)/||W(k+1)||，對(duì)步驟405中的解混矩陣W(k+1)進(jìn)行歸一化處理；

步驟407、判斷W(k+1)是否收斂并獲取解混矩陣W：微控制器(6)根據(jù)收斂誤差限ε判別收斂，當(dāng)|W(k+1)-W(k)|＞ε且迭代次數(shù)小于M，W(k+1)未收斂，執(zhí)行步驟405；否則，取W＝W(k+1)，執(zhí)行步驟408；

步驟408、支線零序電流的非工頻分量的幅值系數(shù)的獲?。菏紫?，根據(jù)公式A＝W^-1，計(jì)算支線的混合矩陣A；然后，提取混合矩陣A中第一行元素中非工頻分量對(duì)應(yīng)的元素a_1i，得到支線零序電流的非工頻分量的幅值a_j＝|a_1i|，i＝1，2，...，n；

步驟五、故障線路的選擇，過(guò)程如下：

步驟501、計(jì)算絕對(duì)離差其中，a_g為幅值系數(shù)向量a中的最大元素且為不包含a_g的平均值且

步驟502、計(jì)算臨界離差sσ，其中，s是t分布檢驗(yàn)系數(shù)，σ為標(biāo)準(zhǔn)差且

步驟503、選擇故障線路：當(dāng)時(shí)，母線發(fā)生接地故障；否則，支線發(fā)生接地故障，且幅值系數(shù)向量a中最大元素即對(duì)應(yīng)的支線為故障線路；

步驟六、故障選線結(jié)果顯示、傳送及報(bào)警：微控制器(6)通過(guò)液晶顯示電路模塊(10)顯示故障選線結(jié)果并通過(guò)以太網(wǎng)通信模塊(7)向上位機(jī)傳輸故障選線結(jié)果信息，通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出模塊(11)輸出跳閘指令，報(bào)警模塊(9)及時(shí)報(bào)警提示故障線路。