[发明专利]一种基于泄漏电流瞬时幅相积和特征的触电故障检测方法

说明书

本发明公开了一种基于泄漏电流瞬时幅相积和特征的触电故障检测方法，利用离散希尔伯特变换和突变量计算方法有机结合，首先，以电源电压的瞬时相位为参考标准向量，提取了泄漏电流瞬时相位差累积之和的突变特征。然后，计算总泄漏电流信号瞬时幅值的突增量累积之和，提取了采样信号相邻周期的幅值突变量的比例特征。最后，利用总泄漏电流信号暂态过程的瞬时相位和幅值的积和突变特征，技术瞬时幅相特征信息在暂态变化过程中的累计效应函数，作为低压电网中触电故障检测的判据，提出了一种触电故障检测新方法。解决了低压电流剩余电流保护装置普遍存在的误动作和正确投运率低的技术难题。

技术领域

本发明属于电网故障检测技术领域，涉及一种基于泄漏电流瞬时幅相积和特征的触电故障检测方法。

背景技术

目前运行的剩余电流保护装置，大多采用固定动作边界整定值的方式进行触电故障判定与识别的依据，因此存在误动作和失效拒动^[1-2]。虽然目前部分学者在剩余电流保护装置的硬件结构及泄漏电流检测方面进行了大量研究和改进^[3-10]，一定程度上提高了装置的技术性能，但仍然未根本解决其误动作和正确投运率低的问题。如何通过可测得的总漏电电流的有效表征指标识别触电故障，已成为解决剩余电流保护技术存在误动与拒动现象的重要难题之一。

考虑在电网发生触电故障情况下，电气回路总泄漏电流的表现特征必然发生突变，大量研究成果表明，采用希尔伯特变换，对于解析信号的瞬时特征的成功提取，并进行触电故障识别与检测提供了理论与技术的基础。希尔伯特变换作为提供正交相位分量变化而不影响频率分量的幅度，将数字信号分解为同相分量和正交分量进行正交分解^[11]，利用变换后的解析信号对瞬时幅度、瞬时相角、瞬时频率等特征进行提取^[12-13]，因此，该方法在瞬时特征计算和故障检测中应用广泛。张鑫等^[14]利用希尔伯特变换变换提取线性解调信号的瞬时相位序列，通过高阶差分求取瞬时频率。张西托等^[15]用希尔伯特变换估计信号瞬时相位后，用二次相位函数拟得到初始频率和调频斜率，得到了满意的参数估计结果。位小记等^[16]在希尔伯特变换基础上，提出了瞬时特征参数的数字调制识别算法。利用5个相对简单的瞬时特征参数改善算法的复杂度,简化识别过程。黄迪山等^[17]通过希尔伯特变换在数字信号处理中提取幅值和相位调制方法,可获得包络和相位信号，与其相关预处理技术结合应用于三个典型机械零件故障的早期诊断。李枝文等^[18]尝试将希尔伯特变换提取复杂信号中的“三瞬属性”与基于小波多尺度分析可以进行信号奇异性检测。在瞬时相位的基础上进行小波分析，并应用于探地雷达数据处理中，应用效果令人满意。王凤鹏等^[19]根据实时全息干涉条纹和希尔伯特变换的特点，提出了利用希尔伯特变换提取实时全息干涉条纹相位值的方法。田涛等^[20]分析讨论了希尔伯特变换的原理，并在解决齿轮箱调制故障中的实际工程应用，并将重抽与滤波有效地结合起来以得到最大细化倍数的解调谱。刘毅华等^[21]运用希尔伯特变换，在对信号进行平稳小波包分解算法的同时，对分解结果进行瞬时频率和瞬时幅值分析，根据设定的分量提取和信号分解规则，提出一种自适应地提取信号特征分量的故障检测方法。以上诸多学者研究工作均为将希尔伯特变换应用于剩余电流保护装置所检测的电气回路总泄漏电流信号的瞬时突变特征提取奠定了理论。