基于多判据融合的小电流单相接地故障选线法.pdf

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1、第3O卷第1期东北电力大学学报Vo1．30．No．12010年2月JournalOfNortheastDianliUniversityFeb．，2010文章编号：1005—2992(2010)O1—0053—04基于多判据融合的小电流单相接地故障选线法陈晓娟，刘晓翠，于远志2(1．东北电力大学吉林吉林132012；2．吉林供电公司吉林吉林132012)摘要：针对小电流单相接地故障电流微弱、故障因素众多，选线判据单一，选线成功率不高的情况，本文提出了多判据融合的故障选线方法，该方法能充分利用发生故障时的暂

2、态分量、稳态分量，利用小波变换的奇异性检测理论、零序电流群体比幅比相原理及能量法融合来提高选线精度。实验结果表明，该方法能有效提高小电流接地选线的可靠性。关键词：小电流；单相接地故障；多判据融合；故障信息中图分类号：TM713；TN92文献标识码：A我国6kV～66kV配电网多数采取小电流接地系统。小电流接地系统的故障绝大多数是单相接地故障。发生单相接地故障时，非故障相电压升高为线电压，若发生间歇性弧光接地还会引起电弧接地过电压，而且随着馈线的增多，电容电流也随之增大。长时间运行会导致故障扩大成两点或多

3、点接地短路，甚至发生相间短路，系统安全受到严重威胁。因此故障选线是准确定位并排除配电网单相接地故障的重要前提。目前，国内外采用的单相接地故障选线方法归纳起来有以下几种：绝缘监测法、有功电流接地保护法、功率方向接地保护法、暂态电流接地保护法、残流增量接地保护法、用模糊神经网络理论改进的传统“零序电流比幅法、零序有功分量比幅法、能量法”、“注入信号寻迹法”、“小波分析选线法”等，这些方法都存在一定的缺陷⋯。本文在分析了目前选线方法的基础上，提出了将小波奇异值检测理论、能量法和零序电流群体比幅比相法融合的选线

4、方法。该方法有故障信息利用率高、计算量适中和选线成功率高等优点。1选线原理(1)小波奇异值检测选线原理若信号t)在某个局部点t。处间断或导数间断，则通常称该函数在t。处有奇异性。小波分析方法具有时频局部化功能，所以信号的局部奇异性应该能在小波变换中得以体现。设光滑函数(t)，取(t)为其一阶导数，且满足容许性条件，故(t)是小波函数。对函数(t)引入尺度因子s，计(￡)=÷[÷]，令(t)关于尺度s的伸缩为(￡)，则函数)在尺度s下的规范小波变换为：)=／(t)=f’[s釜]=s(f))．收稿日期i20

5、09．1l—l0基金项目：吉林省教育厅“十一五”科学技术研究项目(吉教科合字[2oo9]第101号)作者简介：陈晓娟(1970一)，女，2006年毕业于吉林大学通信工程学院通信与信息系统专业，博士学位，现从事模拟电路故障诊断电力线通信方面研究工作，教授．54东北电力大学学报第3O卷从上式可以看出，小波变换)可理解为)在尺度上经过()平滑后的一阶导数，当信号发生突变时，小波变换t)出现极大值，即小波系数的极大值点对应信号的突变点，找到了小波系数的模极大值点也就相当于检测出了信号的奇异点。当小电流接地系统单

6、相接地故障发生时，故障信号中含有大量的暂态故障信息，容易测量，不受接地方式的限制。根据小波变换的模极大值理论，出现故障或噪声将导致信号奇异，而小波变换的模极大值点对应着采样数据的奇异点，由于噪声的模极大值随着尺度的增加而衰减，所以经过适当的尺度分解后可忽略噪声干扰而得到较理想的暂态短路信号。在故障发生的瞬间，会产生一个零序奇异量，所有的非故障线路上的零序电流突变的极性相同，故障线路上的零序电流突变的极性与非故障线路零序电流突变极性相反，故障线路零序电流突变幅值等于非故障线路零序电流突变幅值之和。利用小波

7、奇异性检测理论对采集到的故障信号进行小波变换，能够确定模极大值点，并比较各条线路零序电流模极大值的大小和极性，便可判断出故障线路。(2)暂态能量法选线原理能量法是对系统故障后的全部过程均以能量的观点来解释的选线方法。利用接地故障线路后零序电流和电压构成能r量函数s=lu。(．r)。()打，呈单调上升，而非故障线路的负U序电流很小，能量函数相应很小，但在一个周波内的计算能量为负。因此故障线路的计算能量远大于非故障线路，二者符号相反前者为正，后者为负。通过比较线路暂态能量的大小和符号即可实现选线。(3)零序

8、电流群体比幅比相原理零序电流群体比幅比相原理是利用故障的稳态量作为选线依据，适用于中性点不接地和中性点谐振接地系统中。在两种接地系统中，接地回路中的零序电流幅值最大，且相位与其他非故障线路的零序电流相反。其保护原理如下：始终监视零序电压，当零序电压大于零序电压整定值时，装置启动采样，微处理器对所采样数据作快速傅里叶变换分解计算，并根据图l群体比幅比相法选线原理款图小电流接地系统情况采用按基波或是五次谐波排队，取最大的前3个电流值进行比相，若