[发明专利]一种基于短时窗高频暂态能量的配电网虚幻接地识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于短时窗高频暂态能量的配电网虚幻接地识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

在于中性点经消弧线圈接地的配电网正常运行时，消弧线圈处于过补偿状态。当系统馈线增多时，系统容性电流增大，自动调谐装置会自动跟踪电容电流的变化调节消弧线圈投入值，调节过程中系统很有可能进入全补偿状态，从而产生并联谐振过电压，谐振过电压可能会接近甚至超过单相接地故障时的中性点位移电压，这种现象称为虚幻接地。如果中性点电压的升高是因单相接地故障引起的，应调节消弧线圈使脱谐度减小，向全补偿方向调节；若中性点电压的升高是因虚幻接地引起的，则应调节消弧线圈使其脱谐度增大，向过补偿增大的方向调节，以消除串联谐振，使系统恢复正常。

单相接地和虚幻接地引起的中性点位移电压在稳态数值上区别不明显，故很难通过比较中性点位移电压稳态值的大小来对虚幻接地和单相接地进行辨识。实际运行经验表明，目前存在两种方法对识别虚幻接地和单相接地是十分有效的。一种是出现中性点电压升高后，调节消弧线圈档位变化，通过监测由此引起的中性点电压变化来区分二者。另一种方法是通过监测零序电压的上升斜率对二者加以区分。但上述两种方法所需时窗都较长，不利于及时发现单相接地故障。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于短时窗高频暂态能量的配电网虚幻接地识别方法，克服现有识别虚幻接地和单相接地方法所需时窗较长、不利于及时发现单相接地故障的不足。

本发明基于短时窗高频暂态能量的配电网虚幻接地识别方法是：当中性点经消弧线圈接地的配电网“故障”发生时，提取故障后短时窗内的故障线路电压数据，计算得到系统中性点零序电压；运用小波变换技术对系统中性点零序电压数据进行分解和重构，得到各频带下的能量；选取最高频带的能量作为判据特征量，通过比较判据特征量和预先设置阀值的大小，判定属于虚幻接地还是单相接地故障故障，从而确定是否进行后续选线任务。具体步骤如下：

（1）当中性点经消弧线圈接地的配电网“故障”发生后，选线装置立即启动并录波，提取测量端测得的故障线路电压数据，通过下式计算得到系统中性点零序电压                                                ：

式中：、、分别为故障线路A、B、C三相电压；k =1、2、3…N，N为采样序列长度；

（2）利用小波变换技术，对配电网故障后5ms时窗内的零序电压数据进行分解，再对各分解尺度下的小波系数进行单支重构，得到包含下式信息的信号分量：

式中，为信号高频分量的小波重构系数；为信号低频分量的小波重构系数；f_s为信号的采样频率；j=1，2，3…J，J为最大分解尺度；

（3）按下式计算信号分量各频带的能量：

；

x(n)=；

式中，为信号高频分量的小波重构系数，x(n)为信号序列，为小波变换尺度，n=1，2，3……；

（4）选取信号分量最高频带的能量表征信号特征，作为判据特征量；通过仿真实验，设置能量阀值；

（5）将最高频带的能量与设置能量阀值进行比较，判定属于虚幻接地还是单相接地故障：若，判定为虚幻接地，若，判定为单相接地故障；确定为虚幻接地时，选线装置不进行下一步工作；确定为单相接地故障时，选线装置执行下一步选线任务。

本发明的原理是：

一、中性点零序电压暂态量提取

中性点经消弧线圈接地的配电网“故障”发生后，启动元件立即启动，通过测量端测得的数据可求得中性点零序电压：

                  （1）

式中：、、分别为测量处线路A、B、C三相电压；k =1、2、3…N，N为采样序列长度；

二、最高频带能量的求取

提取“故障”后5ms时窗的零序电压数据，利用小波变换技术对其进行分解。设离散信号为x(n)，对各分解尺度下的小波系数进行单支重构后，得到的信号分量所包含信息如式（2）所示。

                                       (2)