[发明专利]利用S变换能量相对熵的配电网故障选线方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用S变换能量相对熵的配电网故障选线方法，属电力系统继电保护技术领域。

背景技术：

谐振接地系统发生单相接地故障时，线电压仍对称而且故障电流较小，可以继续运行1～2h，有利于提高供电的可靠性。但是非故障相对地电压升高，长时间运行会容易导致故障扩大为两点或多点短路；弧光接地还会引起全系统过电压，危害设备的绝缘及系统的安全运行，因此必须及时确定故障线路，尽快排除故障。然而谐振接地系统接地现象非常复杂，发生单相接地故障时，由于消弧线圈的补偿作用，故障线路和健全线路的故障电流在幅值和相位上均接近。

为解决这一问题，许多学者进行了大量的研究，提出了基于稳态量的选线方法、基于暂态量的选线方法和信号注入法。基于稳态量的选线方法易受过渡电阻和不稳定电弧的影响，灵敏度低，容易发生误判；信号注入法利用向系统注入外部信号的方法进行选线，但是存在明显的缺点：①经高阻接地时，注入信号微弱而不易检测；②弧光接地时谐波含量丰富，注入信号极易受到干扰。③适用的电压等级较低(通常是10kV)，运行和维护工作量较大。谐振接地系统发生单相接地时，故障相电容放电及非故障相电容充电，产生幅值比稳态值大几倍到几十倍的暂态电流，基于暂态量的选线方法灵敏度高且受消弧线圈影响小，但现有的方法的选线效果大多不能令人满意，主要表现为选线的保护欲度不大，准确性及可靠性较低。

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选线方法的不足，发明一种利用故障后1/4周期的零序电流进行分析，综合利用各频率的故障能量特征，其选线准确、可靠的利用S变换能量相对熵的配电网故障选线方法。本发明避开了CT饱和间断角对故障选线准确性的影响；中性点运行方式的影响较小；在短线故障时，能克服健全长线对地电容电流的影响；有很强的抗噪声能力；在高阻接地时也能正确选线；除选线装置启动外，整个选线过程不需要用到母线零序电压，有效克服了电压互感器传变特性对选线结果影响。本发明是一种对缆-线混合线路、纯电缆线路和纯架空线路均适用的利用S变换能量相对熵的配电网故障选线方法。

本发明一种利用S变换能量相对熵的配电网单相接地故障选线方法的技术方案如下：

母线零序电压瞬时值越限时，故障选线装置立即启动，采集各线路故障后1/4周期的零序电流进行S变换，利用S变换所得的复矩阵计算各线路零序电流在各个频率下的能量；结合相对熵对信号间细微差别的超强识别能力，计算各线路在各个频率下的S变换能量相对熵并求取每条线路的综合S变换能量相对熵，通过比较各线路在所有频率下的综合S变换能量相对熵大小，自适应地选出故障线路，输出选线结果，指导配电网运行管理。

该方法的具体步骤如下：

(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，记录下故障后1/4个周期各线路的零序电流，其中K_u一般取值为0.15，U_n表示母线额定电压；

(2)根据下列方法对线路i零序电流故障后1/4周期的采样数据进行S变换，得到复矩阵S_i[m，n]；

线路i零序电流用x_i[k]表示，k＝0，1，…，N-1，N为采样点数，i＝0，1，…，K，K为配电网线路总数，x_i[k]的S变换的离散表示形式s_i[m，n]为：