[发明专利]微电网线路区段快速自适应故障检测与识别方法

权利要求书

1.一种微电网线路区段快速自适应故障检测与识别方法，其特征在于，所述的微电网线路区段快速自适应故障检测与识别方法包括：数据信息采集、数据计算处理、故障检测判定、故障类型识别、故障检测识别结果输出，共五个部分；

步骤A，所述的数据信息采集部分，通过设置在线路区段两端节点处的三相电流采集装置，采集线路区段两端节点处的节点三相电流信号；

步骤B，所述的数据计算处理部分，基于线路区段两端节点处的节点三相电流信号，计算得到线路区段三相电流高频分量的瞬时相位差值、相位阈值、线路区段两端节点处的节点零序电流有效值以及零序电流阈值；

步骤C，所述的故障检测判定部分，通过对线路区段三相电流高频分量的瞬时相位差值与相位阈值的比较进行故障判定并得到故障判定结果；

步骤D，所述的故障类型识别部分，在故障检测判定结果的基础上，进一步结合线路区段两端节点处的节点零序电流有效值与零序电流阈值的比较结果完成故障类型识别；

步骤E，所述的故障检测识别结果输出部分，根据故障检测判定结果和故障类型识别结果输出线路区段的故障检测与识别结果；

所述的线路区段的定义为含有两个端点且中间不含分支路的一段线路；

所述的数据计算处理部分，包括以下5个步骤：步骤B1、计算线路区段的三相差分电流、三相加和电流以及线路区段两端节点处的节点零序电流；步骤B2、选择确定滑动时窗的数据宽度，基于滑动时窗分别形成当前时刻下线路区段的三相差分电流时窗数据和三相加和电流时窗数据，采用希尔伯特—黄变换，计算线路区段三相差分电流高频分量的瞬时振幅，线路区段三相加和电流高频分量的瞬时振幅以及线路区段上、下游节点处的节点三相电流高频分量的瞬时相位序列；步骤B3、计算线路区段两端节点处的节点零序电流有效值；步骤B4、计算线路区段三相电流高频分量的瞬时相位差值，并进行判定阈值的更新计算；步骤B5、保存计算所得的数据

其中，所述数据计算处理部分的步骤B2中，所述的线路区段三相电流高频分量的瞬时相位差值包含：线路区段A相电流高频分量的瞬时相位差值、线路区段B相电流高频分量的瞬时相位差值以及线路区段C相电流高频分量的瞬时相位差值；其计算公式为：

其中，Δθ_A为线路区段A相电流高频分量的瞬时相位差值；Δθ_B为线路区段B相电流高频分量的瞬时相位差值；Δθ_C为线路区段C相电流高频分量的瞬时相位差值；θ_Ai(m)为线路区段上游节点i处的节点A相电流高频分量的瞬时相位序列中的第m个元素值；θ_Bi(m)为线路区段上游节点i处的节点B相电流高频分量的瞬时相位序列中的第m个元素值；θ_Ci(m)为线路区段上游节点i处的节点C相电流高频分量的瞬时相位序列中的第m个元素值；θ_Aj(m)为线路区段下游节点j处的节点A相电流高频分量的瞬时相位序列中的第m个元素值；θ_Bj(m)为线路区段下游节点j处的节点B相电流高频分量的瞬时相位序列中的第m个元素值；θ_Cj(m)为线路区段下游节点j处的节点C相电流高频分量的瞬时相位序列中的第m个元素值；L表示序列的数据点总个数；m为一个正整数变量，其取值范围为1,2,…,L；

其中，所述数据计算处理部分的步骤B2中，所述的相位阈值的更新计算方法为：

其中，σ_k为某相相位阈值；I_dk为线路区段该相差分电流高频分量的瞬时振幅；I_ak为线路区段该相加和电流高频分量的瞬时振幅；k代表A、B、C三相中的某一相；G为灵敏度系数，其大小根据线路区间特点以及检测需要选取；

所述步骤B2中，所述的线路区段三相差分电流高频分量的瞬时振幅和线路区段三相加和电流高频分量的瞬时振幅，根据基于希尔伯特—黄变换的电流高频分量瞬时振幅分析求解方法获得；

所述的基于希尔伯特—黄变换的电流高频分量瞬时振幅分析求解方法的步骤为：

步骤B2a1、输入待分析数据J(D)，其中，D表示数据点的总个数；

其中，所述待分析数据J(D)为线路区段的三相差分电流、三相加和电流；

步骤B2a2、设置滑动时窗数据宽度为N，N0且ND，令K＝N；

步骤B2a3、提取J(D)中第K-N+1个数据点到第K个数据点之间所有的数据作为一个时窗数据，并将该时窗数据记为W(N)；

步骤B2a4、对时窗数据W(N)进行EMD分解，得到n个IMF信号，分别为：IMF1、IMF2…IMFn；

步骤B2a5、提取信号IMF1，并对其进行希尔伯特变换，计算得到时窗数据高频分量的瞬时幅值，将其记为A(N)；

步骤B2a6、提取A(N)中第H+1个数据点到第N-H个数据点之间的所有数据，H0，HN/2，且H为整数，并将此部分数据定义为A(M)；

步骤B2a7、计算A(M)的平均值，并将A(M)的平均值作为待分析数据J(D)高频分量的K点的瞬时振幅a(K)；

步骤B2a8、返回待分析数据J(D)高频分量的K点的瞬时振幅a(K)；

步骤B2a9、判断KD是否成立，若是，则令K＝K+1，返回步骤B2a3；若否，则待分析数据J(D)的分析计算结束；

所述步骤B2中，所述的线路区段上、下游节点处的节点三相电流高频分量的瞬时相位序列，根据基于希尔伯特—黄变换的电流高频分量瞬时相位分析求解方法获得；所述的基于希尔伯特—黄变换的电流高频分量瞬时相位分析求解方法的步骤为：

步骤B2b1、输入待分析数据E(D)和F(D)，其中，D表示数据点的总个数；

其中，所述待分析数据E(D)为线路区段的三相差分电流；所述待分析数据F(D)为线路区段的三相加和电流；

步骤B2b2、设置滑动时窗数据宽度为N，N0且ND，令K＝N；

步骤B2b3、提取E(D)中第K-N+1个数据点到第K个数据点之间所有的数据作为一个时窗数据，并将该时窗数据记为U(N)；同时，提取F(D)中第K-N+1个数据点到第K个数据点之间所有的数据作为一个时窗数据，并将该时窗数据记为V(N)；

步骤B2b4、对时窗数据U(N)进行EMD分解，得到n₁个IMF信号，分别为：IMFu1、IMFu2……IMFun₁；同时，对时窗数据V(N)进行EMD分解，得到n₂个IMF信号，分别为：IMFv1、IMFv2……IMFvn₂；

步骤B2b5、定义时窗数据U(N)进行EMD分解得到的IMFu1信号为I_Fd(N)，定义时窗数据V(N)进行EMD分解得到的IMFv1信号为I_Fa(N)；

步骤B2b6、定义信号I_Fi(N)与信号I_Fj(N)，信号I_Fi(N)与信号I_Fj(N)的计算公式为：

步骤B2b7、对信号I_Fi(N)作希尔伯特变换，计算得到I_Fi(N)的瞬时相位θ_i(N)；对信号I_Fj(N)作希尔伯特变换，计算得到I_Fj(N)的瞬时相位θ_j(N)；

步骤B2b8、提取θ_i(N)中第H+1个数据点到第N-H个数据点之间的所有数据，H0，HN/2，且H为整数，并将提取的数据定义为待分析数据E(D)高频分量的K点的瞬时相位序列θ_i(K)；同时，提取θ_j(N)中第H+1个数据点到第N-H个数据点之间的所有数据，H0，HN/2，且H为整数，将提取的数据定义为待分析数据F(D)高频分量的K点的瞬时相位序列θ_j(K)；

步骤B2b9、返回待分析数据E(D)高频分量的K点的瞬时相位序列θ_i(K)以及待分析数据F(D)高频分量的K点的瞬时相位序列θ_j(K)；

步骤B2b10、判断KD是否成立，若是，则令K＝K+1，返回步骤B2b3；若否，则待分析数据E(D)和F(D)的分析计算结束。