[發明專利]柔性直流配電網高阻接地故障檢測方法

有效

• 申請號: 201910632932.0
• 申請日: 2019-07-06
• 公開（公告）號: CN110320436B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 韋延方;王小麗;王鵬;曾志輝;王曉衛;楊明;宋振江
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G06K9/62;G06T7/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種柔性直流配電網高阻接地故障檢測方法，首先，對暫態零模電流采用變分模態分解算法提取出特征模態分量，采用特征模態分量比較區分故障狀態和正常狀態；接著，計算特征模態分量的歐幾里德距離，將歐幾里德距離轉化為灰度，并計算灰度的均值；最后，采用顏色關系分類器將灰度均值轉化為六角錐體空間模型，根據色相、飽和度和明度值進一步判定運行狀態。與已有的高阻故障診斷方法相比，本發明故障檢測方法具有靈活的推理模型，且故障檢測可靠性高，顏色關系分類器模型便于嵌入設備中，實現實時監測，克服故障檢測過程的復雜性，同時提高了計算速度。

技術領域

本發明屬于電網故障檢測技術領域，具體涉及一種柔性直流配電網高阻接地故障檢測方法。

背景技術

目前，直流配電網隨著用戶端使用能源的多樣性和負荷能量的增多而快速發展起來，諸多學者和研究人員資源的投入也促進直流配電網技術趨向成熟。為了解決傳統交流配電網由于大量的電力電子換流設備的需求導致投資成本升高的問題，成熟的直流配電網技術已成為人們在配電方式選擇的首選，且隨著電力電子技術的快速發展，換流器技術的進步，柔性直流配電網系統的供電可靠性高、電能質量高、投資成本少以及未來發展潛力大等諸多優點使其在配電方式選擇中脫穎而出。

近期，柔性直流技術不斷突破創新，但是仍然存在很多問題需要諸多學者的共同努力解決。配電網密布于人類活動區，防護水平不高，負荷量的不斷增加，故障率也在逐年攀升。當配電網存在間歇性故障時，由于直流線路阻尼值較小，直流電沒有過零點，導致故障電弧熄滅后重燃，故障較高的自愈能力導致故障難以切除。另一方面配電網高阻故障多，2～5％故障電阻屬于高阻故障，但是直流電放電時間短，幾乎在幾微秒的時間內已完成放電，故障數據難以獲取，故障數據窗短導致現有的故障保護措施不能同步獲取有效的故障信息而導致線路保護失敗。此外，高阻故障多且高阻故障與正常工作時的信號難以區分，增加了故障識別的難度，同時高阻故障危害大，配電網又處于人類頻繁活動區域，這些都會容易造成巨大的人身安全和電網穩定性問題。但是就目前所涉及柔性直流高阻接地故障研究微乎其微，這些都值得學者們深入研究。

為了解決故障特征信號難以提取問題，本發明采用了改進的變分模態分解，這可以避免經驗模態分解易出現的模態混疊和端點效應現象，與集合經驗模態分解相比，解決了需要人為添加白噪聲和添加次數問題；與小波變換、S變換對比，不需要額外的函數設置，減少了特征提取難度，且可以實現準確提取信號。對于故障模式識別采用顏色關系(colorrelation classifier)分類器，將所得的暫態特征信號轉化為六角錐空間模型問題，通過計算色相區分小阻接地、中阻接地和高阻接地故障，飽和度和明度值增加故障判別的可靠性。針對故障數據窗短，故障信號難以獲取問題，本發明采樣的數據是在發生故障的2ms內完成，數據采集有效快速，顏色關系分類器不需要時間方面的限制，且可以嵌入到監測設備中，實現實時監測，適合投入實際的工程應用。

發明內容

為實現上述目的，本發明提供一種柔性直流配電網高阻接地故障檢測方法，其改進之處在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：柔性直流配電網暫態零模電流提取；

暫態零模電流i₀(t)通過下式獲取：

式中，i_p(t)、i_n(t)分別是柔性直流配電網的正極、負極電流，t表示時間；

i₀(t)在正負極的流通方向相同，必須經過接地點形成回路；直流系統零模網絡的結構和變壓器的接線方式、中性點的接地方式以及直流系統的接地點位置相關；

步驟2：采用變分模態分解算法提取特征模態分量，具體包括以下步驟：