[發明專利]一種基于IMF能量熵的光伏送出線路故障選相方法

有效

• 申請號: 201710741133.8
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107632239B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 王寶華;滕書宇;嚴彬彬;王惠趙;劉寧
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種基于IMF能量熵的光伏送出線路故障選相方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，獲得光伏電站送出線路的三相故障分量電壓Δu_a，Δu_b，Δu_c和零序故障分量電壓數據Δu₀；

步驟2，分別對上述故障分量電壓信號進行經驗模式分解即EMD，自適應得到各個頻帶下的本征模態函數IMF分量；

步驟3，求出各IMF分量與原電壓信號間的相關系數序列，根據設定閾值ρ_set篩選有效的IMF分量，具體如下：

(3.1)根據信息論中的相關性原理求出IMF各分量{c_i(t)，i＝1，2，…，n}與原信號的相關系數序列{ρ_i，i＝1，2，…，n}；

(3.2)設定閾值ρ_set為相關系數序列中最大值的1/10，將相關系數序列中大于閾值ρ_set的對應IMF分量判斷為有效IMF，否則將其并入余項r中判斷為無效IMF；

步驟4，根據有效IMF分量計算包括能量熵的故障特征參數，結合短路故障特性及特征參數的不同特點，判斷故障類型從而構建選相判據實現故障選相，具體如下：

(4.1)所述故障特征參數，包含如下四點：

故障分量電壓的IMF能量：在忽略余項r的情況下規定為各有效IMF能量{E₁，E₂，…，E_j}之和，表示為

故障分量電壓的IMF能量熵：利用信息熵理論對原信號每個IMF分量變換，對應的IMF能量熵定義為式中p_i＝E_i/E，得到三相暫態電壓信號相應的IMF能量熵為{H_a，H_b，H_c}；

相對能量熵因子：定義為得出三相暫態電壓信號相應的相對能量熵因子為{S_a，S_b，S_c}；

能量熵比值：定義為三相暫態電壓中較大兩相IMF能量熵之比，為較小兩相IMF能量熵之比；H_max、H_mid、H_min表示H_a，H_b，H_c從大到小排序；

(4.2)所述短路故障特性，包含以下兩點：

光伏側送出線路在發生故障時表現為故障相電壓有跌落，非故障相電壓不變；

送出線路無論發生接地或不接地故障，故障相的故障分量電壓變化超出設定閾值，而非故障相變化為零；

(4.3)所述特征參數的不同特點，包含以下兩點：

采用直接接地方式的輸電系統，發生接地故障時，零序分量Δu₀的IMF能量值E₀在故障發生時刻增大；而發生對稱故障或相間短路故障時Δu₀變化為零，E₀的值趨于0；

故障相的能量熵較非故障相大：單相故障時，故障相的能量熵最大，即α＞1而β≈1；兩相故障時，兩個故障相的能量熵相等且大于非故障相，即α≈1而β＞1；三相故障時，三個故障相的能量熵相等，即α≈β≈1；通過比較S_Φ的大小確定故障相：S_Φ≈1的對應相為故障相；

(4.4)所述選相判據，包含以下三點：

通過比較E₀的大小判斷是否為接地故障：不接地故障時E₀＜ε，而接地故障時E₀＞＞ε；ε為設定的閾值且ε＜10^-3；

通過比較α和β的大小判斷故障類型：α＞1而β≈1時為單相故障，α≈1而β＞1時為兩相故障，α≈β≈1為三相故障；

通過比較S_Φ的大小確定故障相：S_Φ≈1的對應相為故障相，從而實現光伏送出線路的故障類型選相。