[发明专利]基于快速S变换的小电流单相接地故障选线方法

说明书

本发明公开了一种基于快速S变换的小电流单相接地故障选线方法，利用快速S变换对故障线路与非故障线路暂态零序电流进行时频分析，计算得到各线路FST后的一维模系数与一维相角值，并计算各线路的能量值，将能量值最大的线路作为备选故障线路，并以一条非备选线路作为相角参考比较线路，再通过备选线路与相角参考比较线路FST后暂态特征频段内的主频率点处的相角之差的绝对值是否大于设定阈值作为选线判据。该方法避免了电网干扰和偶然因素的影响，并综合利用了暂态信号时间、幅值、频率、相角信息，可以快速、准确的选出故障线路，且不受中性点接地方式的影响，适应性好。

技术领域

本发明属于电力系统智能状态检测技术领域，具体涉及一种基于快速S变换的小电流单相接地故障选线方法。

背景技术

电力系统供电的可靠性与工农业生产习习相关。国内66kV以下配电网广泛采用小电流接地方式运行，又称中性点不直接接地系统，根据中性点接地方式又分为中性点经消弧线圈接地系统、中性点不接地系统和中性点经高值电阻接地系统。当这三种配电网接地系统发生接地故障时，流过接地点的电流小，所以称其为小电流接地系统。

据统计，小电流接地系统中的故障80％以上是单相接地故障。小电流接地系统在发生单相接地故障时，由于大地与中性点之间非有效接触，因此短路电流很小，接地相电压降为0，非故障的两相电压由相电压上升为线电压。此时线电压仍然保持平衡，短时间不影响负载的运行。按电力系统安全运行规程的规定，配电网发生单相接地故障后可带电继续运行1-2个小时。但是，由于非故障相电压升高，长时间运行对线路设备的绝缘要求提出考验，绝缘薄弱环节容易击穿从而导致事故的扩大。

传统找出故障线路的方法是逐次切断变电站中连接在配电母线上的各条馈线，当某一条馈线切断后系统电压恢复正常，就确认这条馈线是故障线路。这种方法的缺点会直接导致非故障线路被切断，影响正常供电，且需要较长的时间才能找出故障线路。因此，变电站需要一种小电流系统单相接地故障选线装置，在系统发生单相接地后装置能及时准确选出故障线路。目前电力系统中投运的接地选线装置品种和数量较多，但选线正确率不高。尤其是在经消弧线圈接地系统中，由于消弧线圈产生的过补偿电感电流，导致故障线路的稳态零序电流与非故障线路零序电流方向一致，故障线路的零序电流幅值也不一定最大，基于零序电流稳态量的选线算法不再适用。因此，研究基于零序电流暂态量的选线算法具有重要意义。故障暂态零序电流信号是典型的非平稳信号，现有的暂态量选线算法大都是从频域或者使用数学方法提取暂态故障特征，对故障暂态信号相角关注很少，故障特征提取不全面。同时，大部分算法计算复杂度高，真正应用在实际选线装置上较为困难。因此，小电流接地系统单相接地故障选线问题，目前仍是电力系统的难题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于快速S变换的小电流单相接地故障选线方法，解决现有选线方法准确率不高的问题，从而提高选线的准确性和供电系统的可靠性。

本发明所采用的技术方案是，基于快速S变换的小电流单相接地故障选线方法，包括以下步骤：

步骤1：启动选线；对母线零序电压和各馈线线路零序电流进行A/D采样，当检测到母线零序电压有连续至少5个采样点电压值超过电压启动定值后，记录第一个超过启动值的时刻为故障起始时刻，启动故障选线；

步骤2：对零序电流暂态故障信号进行快速S变换；在故障录波存储区里，根据步骤1的采样频率，提取各馈线故障起始时刻前1/4到故障点后3/4个工频周期内连续的故障暂态零序电流数据，依次进行快速S变换，得到各线路FST一维向量STR，向量某一点m的值为复数，表示如下：

STR(m)＝x(m)+jy(m) (7)

对该复数向量求模值及相角值，得到FST一维模系数STM与对应的一维相角值STP，向量中某一点的模值及相角值计算公式为：

STP(m)＝arctan(y(m)/x(m))*180/π (9)