[發明專利]一種配電網單相接地故障選線方法

有效

• 申請號: 201610834659.6
• 申請日: 2016-09-20
• 公開（公告）號: CN106199342B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）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（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種配電網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、故障信號的實時獲取：采用電網電壓傳變電路(1-1)實時檢測電網電壓并通過電網電壓濾波器(1-2)進行濾波去噪處理，采用零序電壓傳變電路(1-3)實時檢測零序電壓并通過零序電壓濾波器(1-4)進行濾波去噪處理，采用多個支線零序電流傳變電路(2-1)實時檢測各支線零序電流并分別通過支線零序電流濾波器(2-2)進行濾波去噪處理；

步驟二、故障信號的采集、存儲及分析處理：模數轉換器(3)在微控制器(6)的控制下，對步驟一中濾波去噪處理后的電網電壓、零序電壓和多條支線的零序電流信號進行周期采樣，并對每一采樣周期內所采集的信號進行模數轉換后輸出給微控制器(6)，微控制器(6)將其接收的電網電壓、零序電壓和多條支線的零序電流信號存儲在數據存儲器(4)中，并對信號進行分析處理，得到電網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、單相接地故障發生與否的判斷：微控制器(6)將其分析處理得到的半個周波內的多個零序電壓的有效值U₀與設定的電網零序電壓門檻值U_OP＝0.15U_a相比較，當U₀≥U_op時，判斷為單相接地故障發生，執行步驟四；否則，當多個電網零序電壓U₀中有小于電網零序電壓門檻值U_op時，返回步驟二；

步驟四、各支線零序電流的非工頻分量的提取：微控制器(6)對步驟二中各支線零序電流的非工頻分量進行提取，微控制器(6)對任一支線的零序電流的非工頻分量的提取過程均相同，得到幅值系數向量其中，N為支線個數且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)對任一支線的零序電流的非工頻分量的幅值a_j提取時，過程如下：

步驟401、構造支線零序電流的觀測信號矩陣X：微控制器(6)利用故障后一個周波的支線零序電流i₀的數據構造支線零序電流的觀測信號矩陣其中，M為一個周波T內的采樣點數且M≥1，T_s為相鄰兩個采樣點的采樣時間間隔，i₀(qT_s)為第q個采樣點的零序電流采樣值，sin(qωT_s)為單位工頻信號的正弦虛擬觀測信號sin(ωt)在第q個采樣點處的離散值，cos(qωT_s)為單位工頻信號的余弦虛擬觀測信號cos(ωt)在第q個采樣點處的離散值，q＝1，2，…，M；

步驟402、觀測信號矩陣X的中心化：微控制器(6)對觀測信號矩陣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為觀測信號矩陣行數；

步驟405、根據進行迭代過程，其中，λ為迭代的阻尼因子且0＜λ＜1，G為非線性函數且G(x)＝tan(a₁x)，a₁為非線性函數G的變量系數且1≤a₁≤2，β為常數，E(Y)為變量數據Y的均值；

步驟406、根據公式W(k+1)←W(k+1)/||W(k+1)||，對步驟405中的解混矩陣W(k+1)進行歸一化處理；

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)根據收斂誤差限ε判別收斂，當|W(k+1)-W(k)|＞ε且迭代次數小于M，W(k+1)未收斂，執行步驟405；否則，取W＝W(k+1)，執行步驟408；

步驟408、支線零序電流的非工頻分量的幅值系數的獲取：首先，根據公式A＝W^-1，計算支線的混合矩陣A；然后，提取混合矩陣A中第一行元素中非工頻分量對應的元素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，過程如下：

步驟501、計算絕對離差其中，a_g為幅值系數向量a中的最大元素且為不包含a_g的平均值且

步驟502、計算臨界離差sσ，其中，s是t分布檢驗系數，σ為標準差且

步驟503、選擇故障線路：當時，母線發生接地故障；否則，支線發生接地故障，且幅值系數向量a中最大元素即對應的支線為故障線路；

步驟六、故障選線結果顯示、傳送及報警：微控制器(6)通過液晶顯示電路模塊(10)顯示故障選線結果并通過以太網通信模塊(7)向上位機傳輸故障選線結果信息，通過開關量輸出模塊(11)輸出跳閘指令，報警模塊(9)及時報警提示故障線路。