[發明專利]一種基于時頻域行波信息的配電網選線方法

有效

• 申請號: 202010010028.9
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111157843B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 鄧豐;梅龍軍;祖亞瑞;徐帆;蒲濤
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

本發明公開了一種基于時頻域行波信息的配電網選線方法，其步驟為：S1：在每條線路母線出口處安裝行波傳感器，提取每條線路出口電流行波信號；S2：對各線路電流行波信號進行凱倫貝爾變換獲得電流行波零模分量；S3：利用S變換對各線路的電流行波零模分量進行時頻域分析，得到相應的各線路時頻域波形和時頻域矩陣；S4：對各線路時頻域矩陣進行兩兩相關性分析，得到相關系數矩陣R，求出各線路的相關系數之和R_i，其中i＝1、2、…、n代表線路編號；S5：比較出各線路的最小相關系數之和R_min，若R_min為負數時，判定R_min所對應的線路為故障線路；若R_min為正數時，判定母線故障。大量仿真結果表明，本發明具有原理簡單、易實現、可靠性高等優點。

技術領域

本發明主要涉及到配電網接地技術領域，特指一種基于時頻域行波信息的配電網選線方法。

背景技術

我國配電網廣泛采用中性點非有效接地方式，這種運行方式能有效提高了供電的可靠性，其中配電系統大多數故障為單相接地故障，單相接地故障時故障電流幅值小，故障特征不明顯，受干擾等因素的影響，接地故障保護精度及可靠性差，正確選出故障線路十分困難。

近些年，有專家學者已經提出選線方法為正確選線提供了寶貴思路。按照所故障信號頻帶不同，分為工頻法、暫態法和行波法。其中，工頻法主要困難是故障工頻信息微弱，容易受過渡電阻大小、中心點接地方式、消弧線圈過補償等因素的影響，測得的信號可靠性不高，選線準確率普遍偏低。現有暫態接地故障選線方法對故障的暫態特性分析有一定研究，也有部分暫態選線法已被提出如零序電流選線法、暫態能量法、暫態功率法等，而暫態法屬于基于模型的方法，與配網饋線結構參數有很大關系，且存在對過渡電阻敏感、母線處“首容性”頻帶不固定等困難。配電網小電流接地系統發生單相接地故障后，產生可分析、可度量、明確物理意義的故障行波，有文獻提出基于兩相、單相電流行波的選線方法，雖原理簡單利用行波線模分量和零模分量波速不同，在到達母線時間差內進行極性判別，區分故障線路和健全線路，但在母線出口處存在選線死區，有效時間短，對采樣率要求過高，現場難以實現。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、易實現、可靠性好、快速精準的基于時頻域行波信息的配電網選線方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種基于時頻域行波信息的配電網選線方法，其步驟為：

S1：在每條線路母線出口處安裝行波傳感器，提取每條電線路上電流行波信號；

S2：對各線路電流行波信號進行凱倫貝爾變換獲得電流行波零模分量；

S3：利用S變換對各線路的電流行波零模分量進行時頻域分析，得到相應的各線路時頻矩陣并畫出時頻域行波波形圖；

S4：對各線路時頻矩陣進行兩兩相關性分析，得到相關系數矩陣R，求出各線路的相關系數之和R_i，其中i＝1、2、…、n代表線路編號；

S5：比較出各線路的最小相關系數之和R_min，若R_min為負數時，判定R_min所對應的線路為故障線路；若R_min為正數時，判定母線故障。

作為本發明方法的進一步改進：所述步驟S3中，所述S變換是依照短時傅里葉變換，加入帶有頻率變量窗函數進而推出S變換公式，所述短時傅里葉變換是利用加時窗將非平穩信號分解為在時間軸上的多個短時平穩信號，非平穩電流行波零模分量信號i₀(t)的短時傅里葉變換為：

式中，時間t，頻率f，虛數單位j。