配電系統(tǒng)的單相接地故障選線方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)保護和控制技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種配電系統(tǒng)的單相 接地故障選線方法和配電系統(tǒng)的單相接地故障選線裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著智能配電網(wǎng)的快速發(fā)展，智能配電網(wǎng)的安全可靠運行成為智能配電網(wǎng) 發(fā)展的重要前提。而配電網(wǎng)故障檢測與切除是智能配電網(wǎng)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。配電網(wǎng)故障 一般為單相接地故障。由于單相接地故障頻繁發(fā)生，為保證對配電網(wǎng)負(fù)荷的持續(xù)供電，我國 配電系統(tǒng)大多采用中性點非有效接地配電系統(tǒng)，其中，中性點非有效接地配電系統(tǒng)包括中 性點不接地配電系統(tǒng)和中性點經(jīng)消弧線圈接地配電系統(tǒng)兩類。中性點非有效接地配電系統(tǒng) 在單相接地故障下不構(gòu)成接地短路回路，因此只產(chǎn)生極為微弱的短路電流，單相接地故障 條件下不跳閘，可有效保證配電系統(tǒng)的供電可靠性。
[0003] 然而，中性點非有效接地配電系統(tǒng)的單相接地故障將產(chǎn)生諸多危害，如由于中性 點非有效接地配電系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時的健全相電壓會升高為額定值的Λ/f倍，易 將單相接地故障發(fā)展為兩相、三相故障，易導(dǎo)致故障點燒毀，最終導(dǎo)致設(shè)備損壞和人身安全 威脅。因此，單相接地故障的檢測具有十分重要的意義。
[0004] 為了準(zhǔn)確檢測中性點非有效接地配電系統(tǒng)的單相接地故障，故障選線技術(shù)應(yīng)運而 生。其中心思想為:利用同一母線上所接所有饋線線路的電流電壓信息，通過相互比較，選 出發(fā)生單相接地故障的故障線路。
[0005]故障選線技術(shù)的關(guān)鍵是對多條饋線線路的故障信息進行準(zhǔn)確獲取和分析處理。配 電系統(tǒng)中的母線上通常接有多條饋線，一旦配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，配電系統(tǒng)首先需 要從多條饋線中準(zhǔn)確選擇出發(fā)生單相接地故障的饋線。傳統(tǒng)的選線方法或利用工頻信息， 或利用混頻的暫態(tài)信息實現(xiàn)故障選線，其中，基于工頻信息的選線方法，由于工頻信息幅 值過小而靈敏度不足，且在間歇性單相接地故障下無能為力，而基于暫態(tài)信息的選線方法 由于暫態(tài)信息的幅值較大，特征明顯，而具有較好的選線效果，但暫態(tài)信息本身物理意義不 夠清晰，難以數(shù)學(xué)描述。選線技術(shù)的新發(fā)展是行波選線技術(shù)，利用可分析、可度量、物理意義 明確的行波初始波頭信息實現(xiàn)故障選線。然而，行波選線的正確性依賴于初始波頭捕捉及 其特征提取的正確性，在錯誤的時間和錯誤的頻率范圍內(nèi)提取到的初始波頭將得到較小的 幅值，甚至相反的極性，從而導(dǎo)致故障選線的準(zhǔn)確率大大降低。
[0006] 因此，如何有效提取行波的初始波頭，從而提高故障選線的準(zhǔn)確性和可靠性成為 目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明正是基于上述問題，提出了一種新的技術(shù)方案，可以有效地提高故障選線 的準(zhǔn)確性和可靠性。
[0008] 有鑒于此，本發(fā)明的第一方面提出了一種配電系統(tǒng)的單相接地故障選線方法，包 括:獲取配電系統(tǒng)中所有饋線線路的零模電流行波，并根據(jù)所述零模電流行波確定參考線 路;將所述參考線路的零模電流行波與所述所有饋線線路中除所述參考線路外的其他饋線 線路的零模電流行波分別進行交叉小波變換計算得到多個時頻集合，根據(jù)多個所述時頻集 合確定目標(biāo)時頻集合;在所述目標(biāo)時頻集合內(nèi)，確定分別對應(yīng)于所述所有饋線線路中的每 條饋線線路的零模電流行波的多個初始波頭，并根據(jù)所述多個初始波頭確定故障線路。
[0009] 在該技術(shù)方案中，通過獲取配電系統(tǒng)中所有饋線線路的零模電流行波，其中，零模 電流行波可以是在配電系統(tǒng)發(fā)生故障時前l(fā)ms至發(fā)生故障后2ms內(nèi)的零模電流行波，然后將 參考線路的零模電流行波與其他饋線線路的零模電流行波分別進行交叉小波變換，可以得 到參考線路的零模電流行波和其他饋線線路的零模電流行波相關(guān)程度較高的多個時頻集 合，然后在根據(jù)多個時頻集合確定的目標(biāo)時頻集合內(nèi)確定每條饋線線路的零模電流行波的 多個初始波頭，例如，可以先確定每條饋線線路的所有波頭中具有最大幅值的波頭，然后 將幅值大于：最大幅值的任一波頭作為初始波頭，進一步地，根據(jù)多個初始波頭確定故障
線路，因此，通過上述技術(shù)方案，可以準(zhǔn)確地確定每條饋線線路的零模電流行波的多個初始 波頭，從而提高通過多個初始波頭確定故障線路的準(zhǔn)確性和可靠性。
[0010] 在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述根據(jù)所述零模電流行波確定參考線路的步驟，具 體包括:計算所述每條線路的零模電流行波的能量值，并將對應(yīng)于最大能量值的線路作為 所述參考線路，其中，通過以下公式計算每個所述能量值：
，其中，Ek表 示所述能量值，i〇k表示第k條線路的零模電流行波，η表示采樣序號，N表示采樣點總數(shù)。 [0011]在該技術(shù)方案中，通過上述公式可以比較準(zhǔn)確地計算出每條饋線線路的零模電流 行波的能量值，以將對應(yīng)于最大能量值的饋線線路作為參考線路。
[0012]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述將所述參考線路的零模電流行波與所述所 有饋線線路中除所述參考線路外的其他饋線線路的零模電流行波分別進行交叉小波變換 計算得到多個時頻集合，根據(jù)多個所述時頻集合確定目標(biāo)時頻集合具體包括:將所述參考 線路的零模電流行波與每個所述其他饋線線路的零模電流行波分別進行交叉小波變換計 算，以分別得到所述參考線路的零模電流行波和每個所述其他饋線線路的零模電流行波之 間的多個交叉小波功率譜密度;對多個所述交叉小波功率譜密度進行歸一化，并根據(jù)歸一 化后的多個交叉小波功率譜密度確定所述參考線路和每條所述其他饋線線路之間的多個 所述時頻集合，根據(jù)多個所述時頻集合確定所述目標(biāo)時頻集合，其中，通過以下公式計算所 述時頻集合：
其中，Α表示所述時頻集合，s表示尺度因子，τ 表示時移因子，X表示所述參考線路，k表示所述第k條饋線線路，Wxk( s，τ)表示所述參考線路 X和所述第k條饋線線路之間的所述交叉小波功率譜密度，〇x表示所述參考線路X的零模電 流行波標(biāo)準(zhǔn)差，〇k表示所述第k條饋線線路的零模電流行波標(biāo)準(zhǔn)差，ρ為任一數(shù)值。
[0013]在該技術(shù)方案中，通過對進行交叉小波變換計算得到的參考線路的零模電路行波 和每個其他饋線線路的零模電流行波之間的多個交叉小波功率譜密度進行歸一化，其中， 可以使用零模電流行波的方差對該多個交叉小波功率譜密度進行歸一化，然后根據(jù)歸一化 后的多個交叉小波功率譜密度計算多個時頻集合，因此，通過上述技術(shù)方案，可以比較準(zhǔn)確 地確定多個時頻集合，從而比較準(zhǔn)確地根據(jù)多個時頻集合確定目標(biāo)時頻集合。
[0014] 另外，當(dāng)p = 0.3時，計算得到的多個時頻集合為最佳的多個時頻集合，其次，由于 零模電流行波的初始波頭是零模電流行波的所有波頭中相關(guān)性最強的信號，因此，無論P取 何值，均可以將初始波頭包含在多個時頻集合中，也就說明，當(dāng)P取〇 . 3鄰域內(nèi)的其他數(shù)值 時，也可以比較準(zhǔn)確地確定多個時頻集合。
[0015] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述根據(jù)多個所述時頻集合確定所述目標(biāo)時頻 集合的步驟，包括:將多個所述時頻集合的重疊區(qū)域中頻率最高且時間最早的任一時頻集 合作為所述目標(biāo)時頻集合。
[0016]在該技術(shù)方案中，通過將多個時頻集合的重疊區(qū)域中頻率最高且時間最早的任一 時頻集合作為目標(biāo)時頻集合，從而可以在目標(biāo)時頻集合內(nèi)準(zhǔn)確地確定每條饋線線路的零模 電流行波的初始波頭，其中，該重疊區(qū)域為不規(guī)則形狀，包含一個或不連通的多個時頻集 合。
[0017]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述根據(jù)所述多個初始波頭確定故障線路具體 包括:選擇所述多個初始波頭中幅值最大且極性不同于其他初始波頭的饋線線路作為所述 故障線路;或者若所述多個初始波頭的極性一致，則將所述配電系統(tǒng)的母線作為所述故障 線路。
[0018]在該技術(shù)方案中，通過選擇多個初始波頭中幅值最大且極性不同于其他初始波頭 的饋線線路作為故障線路，可以比較準(zhǔn)確地確定故障線路。另外，若多個初始波頭的極性均 一致，也就說明所有饋線線路均為健全線路，即可判定配電系統(tǒng)的母線為故障線路。
[0019] 本發(fā)明的第二方面提出了一種配電系統(tǒng)的單相接地故障選線裝置，包括:獲取單 元，用于獲取配電系統(tǒng)中所有饋線線路的零模電流行波，并根據(jù)所述零模電流行波確定參 考線路;第一計算單元，用于將所述參考線路的零模電流行波與所述所有饋線線路中除所 述參考線路外的其他饋線線路的零模電流行波分別進行交叉小波變換計算得到多個時頻 集合，根據(jù)多個所述時頻集合確定目標(biāo)時頻集合;第一確定單元，用于在所述目標(biāo)時頻集 合內(nèi)，確定分別對應(yīng)于所述所有饋線線路中的每條饋線線路的零模電流行波的多個初始波 頭，并根據(jù)所述多個初始波頭確定故障線路。
[0020] 在該技術(shù)方案中，通過獲取配電系統(tǒng)中所有饋線線路的零模電流行波，其中，零模 電流行波可以是在配電系統(tǒng)發(fā)生故障時前l(fā)ms至發(fā)生故障后2ms內(nèi)的零模電流行波，然后將 參考線路的零模電