[发明专利]一种基于改进HHT的单相接地故障选线方法

说明书

本发明公开了一种基于改进HHT的单相接地故障选线方法，在系统内各个馈出线路靠近母线端安装零序电流传感器，实时采集各条线路的零序电流，当零序电流信号超过阈值时，保存采样数据。对保存的数据，滤除行波信号，通过系统的固有振荡频率以及高频信号幅值满足指数衰减的规律快速获得极大值点、极小值点，选定三次样条插值函数系数的初始值，采用改进的EMD分解法，计算各条线路零序电流的IMF1即1阶模态函数。比较同一馈出线中各条线路的IMF1，满足IMF幅值绝对值最大，极性和其他线路相反的线路为故障线路。本发明通过改进了HHT变换中的EMD算法,减少计算量，进一步提高了故障检选速度。

技术领域

本发明涉及一种基于改进HHT的单相接地故障选线方法。

背景技术

根据国家煤矿安全规程规定，大中型矿山供电采用10KV、35KV和66KV电压等级，中性点经消弧线圈接地运行方式，简称小电流接地(谐振接地系统)供电网络。这种供电网络当发生单相接地、短路等故障时，消弧线圈的电感电流会补偿系统工作中的电容电流，使故障残余电流很小，抑制了电弧，不会引起开关跳闸，系统可以继续运行1～2h。但是当发生单相接地故障时，由于单相接地是非对称故障，非故障相对地电压是原来的倍，如果不能及时的切除故障线路，则可能进一步发展成两相短路接地故障，造成大面积停电等事故，严重影响煤矿的安全生产和人身安全。快速检选出故障线路并切除对保证煤矿安全生产和工人人身安全至关重要。

随着大功率变频器和无功补偿装置的大量应用，矿山电网中含有各种谐波和杂散波形，发生单相接地故障时，本来就很小的故障信号如零序电流受到严重干扰，故障线路的检选更加困难。稳态量和暂态量是目前国内外主要研究的选线方法，利用稳态分量进行选线的方法有零序电流幅值比较法、零序电流相位比较法、群体比幅比相法等，这些方法获取故障信号时间长，实际应用中不能快速识别第一故障线路，经常出现误选和选错的问题。常用的暂态分量法有首半波法、能量法、小波分析法、行波法等。其中比较有效的小波分析法，尤其是多尺度小波分析方法具有瞬时频率分析特性，能够在二分之一个周期内发现故障线路，但是小波变换需要预先选定小波函数，且分析能力的好坏取决于基函数与阈值的选择，其自适应性不强，且运算过程较长，不利于现场应用。Hilbert-Huang变换法(HHT)，是继小波分析之后另一种处理暂态信号的时频分析法，其优点在于它能够根据自身函数特征选择基函数进行分解，能够真正分析瞬时频率。但现有HHT变换存在EMD经验模态分析时间长、端点效应等问题,无法克服现有谐振接地系统单相接地故障检选存在的速度慢和计算量大的问题。

发明内容

本发明的一个目的是克服现有小电流接地系统故障选线方法的不足，提出一种基于改进HHT的单相接地故障选线方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于改进HHT的单相接地故障选线方法，它包括的步骤是：

1)在每条馈出线路靠近母线端安装零序电流传感器，实时采集各条线路的零序电流，当零序电流信号超过阈值时，阈值为大于5倍的工作电流，保存采样数据；

2)对保存的数据，滤除行波信号，通过系统的固有振荡频率以及高频信号幅值满足指数衰减的规律获得极大值点、极小值点，并以获得的极大值、极小值作为插值，求取三次样条插值函数的系数初始值，拟合出零序电流信号的包络线，再根据EMD分解法，计算同一馈出线中各条线路零序电流信号的IMF1，即1阶模态函数；

3)根据HHT变换中EMD计算的第一模态函数和振荡频率波形对应，比较同一馈出线中各条线路的IMF1，将具备幅值绝对值最大，极性和其他线路相反的IMF1所在线路确定为故障线路；

所述步骤2)中

通过故障线路中的零序电流暂态方程：

i：馈出线组别编号；n：相线条数，n＝3；