[发明专利]一种配电网高阻接地故障检测方法

说明书

本发明涉及一种配电网高阻接地故障检测方法，属于电力系统继电保护技术领域。在高阻接地故障发生后，采用CEEMDAN算法提取暂态零模电流(TZMC)的固有模态函数IMF，根据相关系数及波形相似性，确定特征模态；用Teager能量算子实时跟踪特征模态分量的变化，再计算小波奇异熵并比较其大小，进一步区分高阻接地故障(HIF)，负荷投切(LS)，电动机投切(MS)，以形成高阻故障检测的判据。本发明准确有效，在提取特征分量的准确率、计算速度、检测精度等方面都具有优势。

技术领域

本发明涉及一种配电网高阻接地故障检测方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

配电系统距离地面较近，馈入居民生活区等实际因素，运行时容易接触到树枝、沙土、 草地、水泥地面等非理想介质时，形成高阻接地故障(High impedance fault，HIF)，约占接 地故障总数的5-10％；当发生高阻故障时，线电压对称，故障电流微弱，故障特征不明显， 难以对故障特征量进行准确地提取，且过渡电阻的不同，会出现故障电流不到负荷电流的 10％，加大了故障检测的难度；若未能及时切除故障，导致相间绝缘击穿，即由单相故障发 展为相间故障，扩大故障范围，会造成火灾、人身触电等严重事故，则高阻接地故障的检测 对切除系统故障和恢复供电具有重要意义。

高阻接地故障难检测，是由于接地介质的随机性和非线性畸变，导致故障特征差异大； 在发生高阻接地故障时，有时会伴有电弧放电，会出现间歇性地熄弧和燃弧，导致故障电流 小且随机性强，用传统的方法很难进行检测与判断，使得算法失效。在配电网中，虽部分正 常操作具有与高阻接地故障较为相似的电气特性，如负荷变动会使电流产生随机变动；电动 机的投切会使电流产生很高的谐波分量；但负荷变动和电动机投切是瞬时性的扰动，不会出 现间歇性地燃弧和熄弧，由此本质特征可构造高阻接地故障的判据，即可靠的故障检测，需 滤除干扰，放大故障特征，才能有效地辨识出高阻接地故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种配电网高阻接地故障检测方法，用以正确区分高阻 接地故障(HIF)，负荷投切(LS)，电动机投切(MS)，对配电网络可靠运行有着积极的意 义。

本发明的技术方案是：一种配电网高阻接地故障检测方法，在高阻接地故障发生后，采 用CEEMDAN算法提取暂态零模电流(TZMC)的固有模态函数IMF，根据相关系数及波形相似性，确定特征模态；用Teager能量算子实时跟踪特征模态分量的变化，再计算小波奇异熵并比较其大小，进一步区分高阻接地故障(HIF)，负荷投切(LS)，电动机投切(MS)， 以形成高阻故障检测的判据。

具体步骤为：

Step1：在发生高阻接地故障后，提取故障的三相电流，根据Karrenbauer变换后，得到 暂态零模电流i₀(t)，通过CEEMDAN分解，得到多个IMF分量；

其中，表示IMF分量，R(t)表示剩余残差。

Step2：根据波形相似性及相关系数地分析，在多个IMF分量中，确定imf₁为i₀(t)的特征 分量。

Step3：运用Teager能量算子，能实时跟踪imf₁分量的波形变化，获得imf₁分量的瞬时幅 值；

其中，|a(n)|表示信号的幅值，ψ(x(n))表示能量算子，x(n)表示信号。

Step4：将imf₁分量的瞬时幅值经小波和奇异值分解后，确定小波奇异熵；被分析的信号 越复杂，能量越分散，小波奇异熵就越大，反之则越小；通过比较小波奇异熵的大小，来判 断高阻接地故障、负荷投切或电动机投切；