[发明专利]一种利用HHT检测的配电网馈出线路故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是一种利用HHT检测的配电网馈出线路故障选线方法。

背景技术

随着城市建设的快速发展，配电网中电缆线路的比例上升，缆-线混合线路越来越多。铺设电缆不仅能够提高输送容量，降低变电站的出线规模，而且还能减少单位输送容量的运行维护费用和施工难度。配电网发生单相接地故障时，由于电缆的对地电容较大，会引起较大的暂态对地电容电流，使得健全线路之间的相似性变差，基于相关分析的选线方法会失效。但同时电缆线路的暂态量较纯架空线路更为丰富，充分分析缆-线混合线路的暂态特征，能大大提高选线的可靠性。

小电流接地系统发生单相接地故障时，线电压仍对称且故障电流较小，不影响对负荷的连续供电，规程规定系统可以继续运行1～2h，此亦为选线提供了时间上的宽容条件。许多学者在配电网故障选线方面做出了大量的研究，但由于故障稳态量很小，再加上电网本身和负荷的复杂性，致使实际工程中难以提取出有效的故障信号。与稳态量相比而言，配电网故障的暂态量幅值要大十几倍到几十倍，因而，学者们更关注与对暂态特征的研究，提出了许多基于暂态量的选线方法，但这些方法尚未完善地解决配电网单相接地故障选线这一难题。

数学形态学计算简单，对实时信号和图像处理的速度快、时延小，因此逐渐应用于电力系统的各个领域。已有文献将形态学用于暂态信号滤波，形态滤波方法能够在保留信号暂态特性的前提下，有效地去除信号中混杂的尖峰脉冲、白噪声和高频噪声等干扰，提高故障选线的准确性。

希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform，简称HHT)作为一种独特的完全自适应时频分析方法，既能用于非线性、非平稳信号的分析，也能用于线性、平稳信号的分析。HHT中的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，简称EMD)分解出的固有模态函数(Intrinsic Mode Function，简称IMF)分量体现了被分析信号从高频到低频的一系列特性，适合于进行故障特征暂态过程的分析。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有小电流接地系统故障选线方法的不足，发明一种利用故障前后各1/4周期的数据进行HHT分析，不受到故障线路零序电流倒相和CT饱和的影响，不依赖线路结构参数，在短线路故障时，不受到长线电容电流的影响，能准确识别故障线路，实现对不同的故障，包括小故障角时的准确选线，同时适用于对电弧故障的识别，对硬件的要求较低，节约了选线成本，具有一定的经济性，能够提高故障选线的精度，选线结果准确、可靠的利用HHT检测的配电网故障选线方法。

本发明一种利用HHT检测的配电网馈出线路故障选线方法的技术方案：

本发明应用HHT奇异性检测技术精确标定故障发生时刻，按照故障线路与健全线路故障零序电流暂态分量在故障发生时刻方向相反的原理实现选线；具体做法为利用HHT对形态滤波预处理后的各线路故障零序电流故障前后1/4周期内的采样信号进行EMD分解，得到各线路故障零序电流最高频的IMF分量，并对该IMF分量进行一阶向后差分处理，比较故障零序电流IMF分量在故障时刻的突变极性，藉此形成选线判据，完成对配电网的选线，输出选线结果。

利用HHT检测的配电网馈出线路故障选线方法，其特征在于步骤如下：

1)、当母线零序电压瞬时值u_n(t)大于K_uU_n，故障选线装置立即启动，记录下故障前后各1个周波各馈线的零序电流，其中K_u取值为0.15，U_n表示母线额定电压；

2)、采用形态滤波对各线路故障零序电流进行消噪预处理；

3)、利用HHT对母线零序电压信号进行奇异性检测，确定信号发生突变的时刻即为故障时刻；

4)、利用HHT对滤波后信号在故障前后1/4周期内进行EMD分解，分别得到各线路零序电流的IMF分量；

5)、取各线路零序电流的IMF分量中频率最高的IMF₁分量进行一阶向后差分处理；

6)、比较各线路零序电流的IMF₁分量的差分结果，获取在信号突变点到突变的下一个采样点的变化趋势，即最高频IMF₁分量的一阶差分极性；

7)、单相接地故障时，在故障时刻标定处，故障线路零序电流和健全线路零序电流的最高频IMF₁分量的一阶差分极性相反；母线发生故障时，所有线路零序电流的最高频IMF₁分量的一阶差分极性相同，籍此，形成选线判据。