[发明专利]小电流单相接地故障选线方法

说明书

小电流单相接地故障选线方法，包括以下步骤：首先确定信号采样周期，使用A/D转换器对系统母线零序电压和馈线零序电流进行采集，实时监测母线零序电压，当零序电压大于设定电压时，启动选线算法；将提取得到的每条馈线的暂态零序电流频谱平滑预处理，再进行经验小波变换分解，提取最能表征原信号的固有模态函数，利用希尔伯特变换后所得到的信号幅值计算能量相对熵，选取相对熵最大的线路作为故障备选线路，若相对熵最大的线路大于相对熵第二大和相对熵第三大的线路相对熵和，则判定相对熵最大的线路故障，否则判定为母线故障；不受中性点接地方式、故障距离、故障初始角或过渡电阻故障条件的影响，选线准确，实时性好。

技术领域

本发明属于电力系统智能状态检测技术领域，具体涉及小电流单相接地故障选线方法。

背景技术

经济快速发展对电力系统的可靠运行要求也随之增长，电力系统供电的稳定直接影响着社会的安全。如果出现故障不可避免，那么如何在故障后快速排除故障就成为一个研究的重点问题。配电网依据中性点接地方式的不同可分为两种，分别是小电流接地系统和大电流接地系统。我国66kv以下配电网为了保证持续供电大多使用小电流接地系统。

经统计结果显示，配电设备出现故障后致使停电的概率达到95％以上，其中单相接地故障占比超过80％。当配电网发生单相接地故障时，中性点和地没有有效连接，因为没有构成短路回路，三相线电压保持对称，所以电流信号非常小，不会影响负载运行，故可以允许在故障后带电运行1-2个小时，可利用这段时间迅速排查故障保证用户端不断电，提高了供电持续性和可靠性。但如果不及时选线排除故障，可能造成相间短路、绝缘薄弱环节被击穿等造成严重后果。因此及时准确地选出故障线路，对提高供电可靠性意义重大。

由于小电流接地系统发生单相接地故障后稳态时期多种信号混叠、信号又极微弱，暂态时期短暂且是典型的非平稳信号，从而导致故障特征难以提取，选线效果不佳。现有的选线方法按照采集故障数据的时间可分为基于稳态和暂态时期两种，基于稳态时期的方法主要是依据故障线与非故障线的零序电流幅值和相位区别形成判据。但在谐振系统中，由于故障发生后消弧线圈的过补偿作用，使得稳态时故障特征不甚明显，而暂态时期则由于短时期内电感补充作用不大，上述判据依旧有效。谐振系统具有可利于电弧自行熄灭、零序电流小等优点，使配电网运行更为可靠，但这就造成了故障选线更加困难。目前大部分方法都只适用于部分故障情况，普适性不够好。一些较复杂的算法也提供了很好的理论参考价值，但计算复杂度较高，真正应用在选线装置上较为困难。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供小电流单相接地故障选线方法，解决目前的选线算法普适性较差、选线正确率不高的问题，提高了选线结果和供电系统的准确性，可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：小电流单相接地故障选线方法，包括以下步骤：

步骤1，使用A/D转换器对母线零序电压和各馈线零序电流进行采集，采样频率设为10KHz，实时监控系统母线零序电压U₀，当零序电压大于阈值电压时，认为系统发生故障，开始选线；由于系统中存在一定三相不平衡电压，正常运行时线路中零序电压不可能为0，一般认为当零序电压大于0.15倍相电压时，发生单相接地故障；

步骤2，采集故障点前1/4周期和故障点后3/4周期的零序电流作为暂态时期信号，首先用顶帽(Top-Hat)变换对原信号的频谱平滑处理，对处理后的信号进行经验小波变换(EWT)分解，得到各个固有模态函数(IMF)，为减少计算量，取各个固有模态函数(IMF)中与原信号相似系数最高的5个固有模态函数(IMF)作为有效分量；

步骤3，利用各有效固有模态函数(IMF)分量经希尔伯特(Hilbert)变换，所得幅值计算各出线相对其他出线的能量相对熵M_i；