[发明专利]一种小电流接地故障区段定位方法

说明书

本发明公开了一种小电流接地故障区段定位方法，涉及电力系统继电保护技术领域。在发生单相接地故障的小电流接地系统中，健全区段零序电流相似程度高，而故障点两侧零序电流相似程度低、波形差异大。利用各区段零序电流间的相似性关系，利用变分模态分解VMD剔除原始零序电流信号中的噪声干扰，将反映零序电流波形变化趋势的模态分量IMF1作为特征序列，再利用对异常数据具有鲁棒性的Spearman相关系数衡量各区段特征序列之间的相似性关系，实现小电流接地系统的鲁棒故障区段定位。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域。

背景技术

配电网线路分支庞杂，结构形式多样，由于其与电力用户直接相连，供电的可靠性关系到用户的切身利益及用电安全。小电流接地系统发生单相接地故障时，故障信号微弱且故障特征复杂，检测难度大。特别是对于经消弧线圈接地的谐振电网，受到消弧线圈补偿作用的影响，单相接地故障的零序电流变得更小，故障特征更加难以辨识。在配网中，单相接地故障约占总故障的80％左右，若不及早排除，极有可能发展成严重的相间短路故障。因此，迅速准确的定位故障区段，有利于迅速隔离和排除故障，减少停电范围及经济损失。

现有技术以利用实时采集信息的故障区段定位算法主要依据故障零序电流特征展开，并利用先进的信息处理手段挖掘故障区段和非故障区段的差异程度。当零序电流信号不受干扰时，可利用故障段零序电流差异显著的特点识别故障区段，该类方法在不同故障点、不同故障角、不同接地电阻条件下均可实现故障区段准确定位。然而，直接以故障点两侧的暂态零序电流波形进行相似性度量，容易受噪声及高频信号干扰，而影响基于相似性判别依据的故障区段定位方法的顺利实施。变分模态分解VMD是一个自适应、准正交的信号分解方法，可以很好的剔除噪声干扰仅保留很好的反映零序电流波形变化趋势的模态分量IMF1。而Spearman相关系数通过对原始特征数据排序的方法度量两个数据集的相似性关系，数据的排序方式大大降低了异常数据的干扰，使得信号间相似性度量更为鲁棒。

针对现有方法之间通过原始零序电流信号的相似性特征识别故障区段易受噪声干扰以及相似性度量方法不能有效抑制异常值的问题，本发明提出的一种基于VMD和Spearman相关系数的小电流接地故障区段定位方法，与现有方法相比，该方法有更强的抗干扰能力，不受过渡电阻、噪声、异常数据等因素的影响，实现更为鲁棒的故障区段定位。

发明内容

本发明的目的提供一种小电流接地故障区段定位方法，它能有效地解决特征序列波形变化趋势一致性时识别故障区段的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种小电流接地故障区段定位方法，该方法步骤包括：设配电网小电流接地系统设有依次排列的检测点M、N、P、Q，两个检测点之间的馈线区段是根据相邻两检测点的名称来命名，则各馈线区段分别命名为MN、NP、PQ。

步骤一、当配电网的小电流接地系统中发生单相接地故障时，若中性点零序电压瞬时值u₀大于额定相电压最大值U_m的10％～15％时，启动该小电流接地系统中保护决策中心的故障区段定位程序。

步骤二、分别从各个馈线区段两端的零序电流互感器处提取故障后1/2工频周期内的零序电流信号。

步骤三、对提取到的上述零序电流信号，通过变分模态分解VMD算法得到零序电流信号的固有模态分量IMF，其中VMD是通过迭代搜寻变分模型最优解，来确定零序电流信号的固有模态分量IMF，即VMD可写成如下含有约束的最优化问题：