[发明专利]利用小波能量相对熵的配电网缆－线混合线路故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是利用小波能量相对熵的配电网缆-线混合线路故障选线方法。

背景技术

随着配电网的发展，谐振接地系统中电缆线路的比例越来越大。谐振接地系统发生单相接地故障时，电缆线路的对地电容较大，暂态量较纯架空线路更为丰富，充分利用缆-线混合线路暂态特征进行选线，能大大提高选线的可靠性。

谐振接地系统发生单相接地故障时，线电压仍对称且故障电流较小，对负荷的供电影响很小，规程规定系统可以继续运行1～2h。但是非故障相对地电压升高，长时间运行会容易导致故障扩大为两点或多点短路；弧光接地还会引起全系统过电压，危害设备的绝缘及系统的安全运行，因此必须及时确定故障线路，尽快排除故障。为此，许多学者进行了大量研究，提出了基于稳态量、基于暂态量的多种故障选线方法，并相继开发了几代故障选线装置。但现场运行经验表明，现有的故障选线装置选线准确率不高，更为完善的选线算法还有待研究。近年来，有学者着眼于利用故障行波实现选线的研究，但行波传播速度很快，需要1MHz左右的采样频率，对硬件要求较高；谐振接地系统线路较短，非线性负荷干扰较大，行波波头不易检测，此亦降低了基于行波分析的故障选线方法的可靠性。对于缆-线混合线路，发生单相接地故障，会引起较大的暂态对地电容电流，与纯架空线路相比，健全线路之间零序电流的相似性变差，因此基于相关分析的选线方法准确性会降低。

小波分析作为一种较为精细的暂态信号分析方法，被广泛应用于电流系统故障信号分析。以往利用小波分析的谐振接地系统故障选线方法，大多是通过比较故障信号暂态分量的幅值大小和极性来实现选线。近年来，有学者着眼于利用小波分析，根据能量最大原理确定故障特征频带，用特征频带的故障特征实现选线。由于电缆线路与架空线路的线路分布参数差异较大且依频特性不同等因素影响，各线路能量最集中的频带不一定相同，同时利用特征频带的故障信息进行选线，损失了其余频带的故障特征。

熵是表征信息量的一个普适量，小波能量相对熵能将小波分析与相对熵相结合，充分利用二者的优点，来描述信号的特征量。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述现有小电流接地系统选线方法的不足，发明一种充分小波能量相对熵能细化故障能量分布特征，采用全频带的小波能量特征，通过比较各线路综合小波能量相对熵实现故障选线，其选线的结果准确、可靠。本发明能有效避开CT饱和间断角对选线的影响，是一种对于缆-线混合线路、纯电缆线路和纯架空线路，均适用的利用综合小波能量相对熵的配电网缆-线混合线路故障选线方法。

本发明一种利用全频带小波能量相对熵的配电网缆-线混合线路故障选线方法技术方案是：出现母线零序电压瞬时值越限时，故障选线装置立即启动，采集各线路故障后1/4周期的零序电流，进行小波分解，并对各尺度下的小波分解系数进行单支重构，利用重构系数计算各线路零序电流在各个频带下的小波能量；结合相对熵对信号间细微差别的超强识别能力，计算各线路在各个频带下的小波能量相对熵，并求取每条线路的综合小波能量相对熵，通过比较各线路全频带的综合小波能量相对熵大小，自适应地选出配电网故障线路，输出选线结果。

该方法具体步骤如下：

(1)当母线零序电压瞬时值u_n(t)大于K_uU_n，故障选线装置立即启动，记录下故障后1/4个周期各线路的零序电流，其中K_u一般取值为0.15，U_n表示母线额定电压；

(2)利用采集的db10小波对各线路故障后1/4个周期的零序电流进行多分辨分析，得到各尺度下的小波系数，在分解尺度j下n时刻的高频分量系数为，低频分量的系数为，并对各尺度下的小波分解系数进行单支重构，得到的信号分量、所包含信息的频带范围为：