[发明专利]基于半周波能量比的单相接地故障与虚幻接地识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于半周波能量比的单相接地故障与虚幻接地识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

随着配电网的不断发展，城市配电网中馈线越来越多，电缆线路所占比例越来越高，线路的对地电容电流日益增大，使得中性点经消弧线圈接地的配电网系统很有可能接近或达到全补偿状态，从而引起谐振过电压，其电压值有可能接近甚至超过单相接地故障时的中性点偏移电压，产生虚幻接地现象。当中性点电压的升高是由于单相接地故障引起的，应调节消弧线圈使其脱谐度减小，向全补偿方向调节；若为虚幻接地现象，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，消除串联谐振，使中性点电压尽快恢复正常。

通过比较中性点的偏移电压，很难发现单相接地故障与虚幻接地二者在稳态数值上有明显的差异，因此仅靠中性点偏移电压稳态值的大小来识别是不可取的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服传统对单相接地故障与虚幻接地的识别方法需要调节消弧线圈档位变化来监测由此引起的中性点偏移电压或通过监测零序电压的上升斜率来识别，且需较长时窗，精度不高，可靠性欠佳等不足之处。

本发明的技术方案是：一种基于半周波能量比的单相接地故障与虚幻接地识别方法，在配电网发生故障后，提取启动元件启动后一个周波的零序电压数据，对前后两个半周波分别进行小波包分解，由分解后的小波包重构系数分别求得其最高频能量值，将前半周波的最高频能量值与后半周波的最高频能量值作比，得到                                                值，根据其与设定阈值的大小关系来可靠实现配电网单相接地故障与虚幻接地的识别。

该基于半周波能量比的单相接地故障与虚幻接地识别方法具体步骤是：

（1）配电网发生单相接地故障后，根据保护安装处测得的三相电压可得其故障零序电压值：

式中：、、分别为单相接地故障时线路A、B、C三相的电压； 

（2）提取配电网单相接地故障后一个周波的零序电压数据，利用小波包分析方法分别对前后两个半周波进行分解，并计算各最高频能量值；

设输入信号为S，经小波包分解后所得信号分量的频带范围为：，（其中j为小波分解的层数，k为小波分解的第k个接点，f_s为输入信号的频率）；

对输入信号S进行3层小波包分解，分解具有如下关系：

S=AAA3+DAA3+ADA3+DDA3+AAD3+DAD3+ADD3+DDD3

其中：A表示低频，D表示高频，末尾的序号数表示小波包分解的层次（也即尺度数）；

由小波包分解后所得的小波包重构系数计算信号最高频能量值E₁，即；

（3）设单相接地故障后前半周波经小波包分解后得到的最高频能量为E₁₁，后半周波的最高频能量值为E₁₂，求二者比值

（4）配电网发生虚幻接地后，获取其一个周波的零序电压数据，利用上述步骤（1）至步骤（3）分别求得前后两个半周波的最高频能量值，并取其比值；

（5）根据比值与所设阈值之间的关系判别单相接地故障与虚幻接地：

当时，则判定为单相接地故障；

当时，则判定为虚幻接地；

本发明的工作原理是：

随着配电网的不断发展，城市配电网中馈线越来越多，电缆线路所占比例越来越高，线路的对地电容电流日益增大，使得中性点经消弧线圈接地的配电网系统很有可能接近或达到全补偿状态，从而产生谐振过电压，其电压值有可能接近甚至超过单相接地故障时的中性点偏移电压，产生虚幻接地现象。由于虚幻接地是工频谐振过电压，理论上不含高频电压成分，而单相接地故障引起的中性点偏移电压含有丰富的高频电压成分。基于此本发明提出一种基于半周波能量比的单相接地故障与虚幻接地识别方法。

本发明从配电网系统单相接地故障与虚幻接地时馈线零序电压信息着手，通过对其两个半周波的信号进行小波包分解，由分解后的小波包重构系数分别求得其最高频能量值，将前半周波的最高频能量值E₁₁与后半周波的最高频能量值E₁₂作比，得到值之后，根据其与所设阈值之间的关系判别单相接地故障与虚幻接地：