[发明专利]利用形态谱的谐振接地电网故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是利用形态谱的谐振接地电网故障选线方法。

背景技术

谐振接地电网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。然而谐振接地电网接地现象非常复杂，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接近，且常出现倒相现象。

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，但是存在下列明显的缺点：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，谐振接地电网发生单相接地时，故障相电容放电、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

本发明的目的在于提供一种利用形态谱对谐振接地电网故障线路进行选线的方法，以及时确定出故障线路，尽快排除故障，保障用电设备及供电系统的安全。

本发明所依据的原理是：

1、形态谱原理

形态谱是图象分析中形状表示的重要方法，是形状的定量描述，由形态量值分布曲线导出。假设待处理信号f(n)是采样得到的一维信号，其定义域为D_f，其中，n为采样点，n＝0，1，2，...，N；N为f(n)的序列长度。g(k)为一维结构元素序列，其定义域为D_g，k为采样点，k＝0，1，2，...，P；其中，P为g(k)的序列长度，P和N都是整数，N≥P。f(n)在以下公式中记为f，g(k)在以下公式中均记为g。则f(n)灰值膨胀和灰值腐蚀(fΘg)(n)分别定义为：

(fΘg)(n)＝min{f(n+x)-g(x)|(n+x)∈D_f且x∈D_g}    (2)

式(1)和式(2)中，表示膨胀运算，Θ表示腐蚀运算，max表示集合{f(n-x)+g(x)|(n-x)∈D_f且x∈D_g}中的最大元素，min表示集合{f(n+x)-g(x)|(n+x)∈D_f且x∈D_g}中的最小元素，x为平移变量。灰值腐蚀和灰值膨胀是不可逆运算，先腐蚀后膨胀称为灰值开运算，先膨胀后腐蚀称为灰值闭运算。序列f(n)关于g(k)的开运算fοg和闭运算f·g分别定义为：

f·g=f⊕gΘg---(4)]]>

假设结构元素g(k)的定义域关于原点对称，其半径长度为r。改变r的大小可以构造出形状形似，但大小不同的结构元素，用g_r(k)表示。采用不同大小的结构元素g_r(k)对信号f(n)进行形态学运算称为多刻度形态学运算。根据公式(3)和公式(4)，序列f(n)关于g_r(k)的开运算和闭运算分别记为(fοg)_r、(f·g)_r。则f(n)的形态谱的定义为：

r≥0(5)