[發明專利]一種強噪聲背景下的配電網單相接地高阻故障識別方法

有效

• 申請號: 202010928903.1
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112255492B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 王曉衛;梁振鋒;黨建;高杰;賈嶸;張惠智;王開艷;魏向向
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發明公開了一種強噪聲背景下的配電網單相接地高阻故障識別方法，采用隨機共振雙穩態系統結合變模態分解、峭度與偏度的計算、啟動判據、識別判據，實現在強噪聲下弱故障信號的準確檢測，區分配電網中高阻故障，電容器投切，負荷投切三種工況，對于高阻故障工況，在準確檢測HIF的基礎上，發出信號使繼電保護裝置動作跳閘；對于電容器投切，負荷投切工況，繼電保護裝置不動作跳閘。

技術領域

本發明屬于電力系統配電網繼電保護技術領域，具體涉及一種強噪聲背景下的配電網單相接地高阻故障識別方法。

背景技術

強噪聲背景下(SNR＝5dB以下)的配電網高阻故障(High Impedance Fault，HIF)識別，現有方法大多會誤判，原因在于，發生HIF后，電流非常微弱，當外界噪聲太強時，噪聲能量大于故障電流能量，此時，對特征提取方法提出了極為嚴苛的條件；進一步，現有特征提取方法大多從濾除(抑制)噪聲的角度入手，試圖通過設定硬閾值或軟閾值的方式濾出噪聲，但這一思路在實際應用中，濾波效果較差，原因在于，當噪聲強度過大時，噪聲完全淹沒了故障信號，此時不管是硬閾值還是軟閾值，都無法精確分離強噪聲與故障信號；更進一步，若濾除噪聲閾值設置不合理，則有用故障信息亦會被濾掉，正所謂“殺敵三千，自損八百”，由此，后續準確的HIF識別也無從談起。

針對這一問題，基于HIF電流所具有的漸進增大特性(也稱“喇叭”特性)，在本發明中，轉變研究思路，提出了一種強噪聲背景下的配電網單相接地高阻故障識別方法，目的在于解決強噪聲下高阻故障微弱信號檢測問題。隨機共振(Stochastic resonance,SR)方法是將噪聲“化敵為友”，借助噪聲的作用，SR系統實現了對含噪故障信號的增強輸出，檢測出了極強噪聲背景下的高阻故障信號，具有較好應用前景。另一方面，針對強噪聲背景下，現有高阻故障啟動判據靈敏度不夠，不能敏銳感知系統的微小擾動，而識別判據準確性不高這類問題，通過變模態分解(Varitional mode decomposition，VMD)提取高頻、低頻本征模態(Intrinsic mode function，IMF)分量，分別構建基于峭度、偏度的啟動與識別判據；分析表明，采用峭度構建的啟動判據，靈敏度高；采用偏度構建的識別判據，計算簡便、準確性高、且同樣靈敏度好，可敏銳測度電流在概率密度分布空間的偏斜度，可準確實現對HIF、電容器投切(Capacitor Switching，CS)、負荷投切(Load Switching，LS)工況的準確區分。

發明內容

本發明的目的是提供一種強噪聲背景下的配電網單相接地高阻故障識別方法，能夠實現在強噪聲下弱故障信號的準確檢測。

本發明所采用的技術方案是，一種強噪聲背景下的配電網單相接地高阻故障識別方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、采用隨機共振雙穩態系統檢測強噪聲背景下的暫態零序電流，獲得輸出后的電流；

步驟2、采用變模態分解方法分解輸出后的電流，分別得到高頻本征模態分量、低頻本征模態分量；

步驟3、對高頻本征模態分量計算峭度數值，對低頻本征模態分量計算偏度數值；

步驟4、當峭度數值大于3.0時，啟動繼電保護裝置，執行步驟5，否則返回步驟1；

步驟5、當偏度數值不大于0時，判定發生高阻故障，否則，判定為電容器投切或負荷投切。

本發明的特點還在于：

步驟1具體過程為：在粒子群算法優化隨機共振雙穩態系統參數a，b的基礎上，對含噪暫態零序電流進行隨機共振雙穩態系統檢測，得到檢測輸出后的電流i_0c(t)。

隨機共振雙穩態系統表達式為：

i_0c(t)＝-dU(x)/dx+i₀(t)+Γ(t)