[发明专利]一种基于行波高频分量相关系数的母线保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于行波高频分量相关系数的母线保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

母线连接多条进、出线路，是输配电的枢纽，在电力系统中占有极其重要的地位。母线故障时，若不能及时检测并切除故障母线，将会扩大事故范围，毁坏更多设备，破坏电力系统安全稳定运行，甚至瓦解整个电力系统，因此，研究可靠性高、选择性好、灵敏度高的母线保护原理是很有必要的。现有微机母线保护普遍以工频电流量为基础，保护基本能够满足系统对于可靠性和选择性的要求，但是面临抗电流互感器饱和能力差的问题。此外，随着电网容量与规模的逐渐扩大，现有的母线保护的动作速度越来越不能满足电力系统对于保护速动性的要求。有学者提出利用行波理论和小波理论的母线保护新方法，在一定程度上缩短了保护的动作时间，但利用小波理论的检测方法受高频噪声干扰大，往往很难正确选择故障波头进行比较，实效性不高。因此，急需提出一种更加可靠的母线保护新方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统的母线保护可靠性不高的问题，提出一种基于行波高频分量相关系数的母线保护方法。

本发明的技术方案是：一种基于行波高频分量相关系数的母线保护方法，当系统发生单相接地故障时，在采样率1MHz下，首先利用各条线路量测端获得的三相电流采样值计算线模电流，然后对各条线路的线模电流进行小波变换，并提取第一尺度下的高频分量进行两两相关分析，求取线路之间的相关系数，形成相关系数矩阵。最后分别计算相关系数矩阵的每一行中除对角线元素外其他各元素绝对值的平均值，得到每条线路相对于其他线路的综合相关系数，形成综合相关系数矩阵。当所有线路的综合相关系数均小于阈值时，则判定系统发生线路故障；当所有线路的综合相关系数均大于阈值时，则判定系统发生母线故障。由此构建了基于行波高频分量相关系数的母线保护方法。

具体按下列步骤实现：

(1)在1MHz采样率下，对每条线路的量测端获得的三相电流进行采样，得到各条线路相电流采样值序列i_n,a(k)、i_n,b(k)、i_n,c(k)，其中k表示采样点，k＝1，2，…N，且N为采样点总数；n表示系统线路条数，n＝1，2，…；

(2)利用式(1)分别计算出各条线路线模电流的离散序列i_n,ab(k)：

i_n,ab(k)＝i_n,a(k)-i_n,b(k) (1)

(3)利用式(2)对各条线路线模电流的离散序列i_n,ab(k)分别进行小波分析，提取小波变换第一尺度下的高频分量d_n(k)：

式(2)中h[p]为小波高通滤波器系数，h[p]＝[0.0625，0.125，0.375，0.375，0.125，0.0625]；p为离散信号第p个采样点。

(4)利用式(3)对各条线路线模电流小波变换第一尺度下的高频分量d_n(k)进行两两相关分析，求取线路之间的相关系数，形成相关系数矩阵M：

式(3)中，n为系统线路条数；相关系数矩阵M中对角线元素为各线路线模电流小波变换系数的自相关系数，其值均为1，其余元素为各线路线模电流小波变换系数的两两互相关系数；d_i(k)表示第i条线路的线模电流小波变换系数，d_j(k)第j条线路的线模电流小波变换系数；ρ_ij表示第i条线路和第j条线路的相关系数。

(5)利用式(5)分别计算相关系数矩阵的每一行中除对角线元素外其他各元素绝对值的平均值，得到每条线路相对于其他线路的综合相关系数ρ_i，i＝1，2，…，n，形成综合相关系数矩阵Q：

Q＝[ρ₁ ρ₂ … ρ_i] (6)式(5)中，|ρ_ij|表示第i条线路和第j条线路的相关系数绝对值；ρ_i表示每条线路相对于其他线路的综合相关系数。

(6)当所有线路的综合相关系数均小于阈值时，则判定系统发生线路故障；当所有线路的综合相关系数均大于阈值时，则判定系统发生母线故障。通过大量仿真验证，确定阈值

本发明的有益效果是：