[发明专利]基于Hilbert-huang变换和遗传算法的配电网单相接地故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种配电网单相接地故障测距方法，特别是应用Hilbert-huang变换(HHT)对暂态故障特征提取和应用遗传算法进行故障匹配的单相接地故障测距方法。

背景技术

配电网故障测距的研究一直都是电力系统重要的课题之一，也是难题。尤其是对发生概率最高的单相短路接地故障，更是引起了国内外广大学者的广泛关注。

目前配电网的故障测距方法主要有阻抗分析法、行波法、注入法和基于配网自动化系统信息的定位方法。阻抗法易受路径阻抗、负荷电流和电源参数影响，可能得到多个故障点；行波测距法由于波阻抗在不连续点的折射和反射造成线路一端测得的行波特别复杂，很难正确识别出故障点的反射波；注入法需要考虑铁磁谐振的干扰，由于铁磁谐振，产生系统内部的过电压及过电流，从而使测距错误；基于配网自动化系统信息的定位方法不仅实现成本太高，并且此类算法只能定位出配电网线路相应的故障区段，不能确定出具体的线路故障位置。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有配电网故障测距方法的不足，提出一种利用HHT提取故障零序电流的能量分布特征，应用遗传算法对不同故障条件下故障零序电流能量分布特征进行匹配搜索，最终形成一种配电网单相接地故障准确测距方法，该测距方法不受消弧线圈影响，可适用于不接地、经消弧线圈接地和经高阻接地系统；可适用架空线路，也可适用电缆架空线混合系统。

本发明为实现其目的所采取的技术方案是：应用Hilbert-huang变换提取故障零序电流在不同频率段内不同时刻的能量分布特征。最后应用遗传算法以故障距离、接地电阻和故障时刻为变量，以不同频率段内能量分布匹配程度为适应度函数，对Matlab/Simulink仿真所得各种不同故障条件下故障零序电流特征与原始故障信号进行特征匹配，利用遗传算法对故障条件进行自动搜索，以能量分布最为匹配的故障点作为输出，故障特征最为匹配的故障条件下的故障点到母线的距离即为输出的故障距离，按如下步骤实现：

(1)当母线零序电压瞬时值u(t)大于KU，故障测距装置立即启动，记录故障后1个周期波形各馈线零序电流x(t)，其中K取值0.15，U表示母线额定电压；

(2)应用HHT对各个馈线故障后1/10周波内零序电流x(t)进行经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，简称EMD)，分解出本征模态函数(Intrinsic ModeFunction，简称IMF)；

(3)对故障零序电流分解出的IMF进行Hilbert变换，得各个本征模态函数希尔伯特幅值谱图，即零序电流信号时间-频率-幅值分布图。

(4)根据所得本征模态函数Hilbert幅值谱，求取各个IMF不同频率段内不同时刻能量分布特征P；

(5)根据所得故障零序电流信号能量特征P，构建遗传算法适应度函数。遗传算法适应度函数的构造如下：首先求取故障零序电流信号各个本征模态函数在不同时刻、不同频率段内能量分布情况，作为不同故障条件下故障零序电流信号的故障特征。通过各个不同故障条件下仿真零序故障电流在不同时刻不同频率段内能量分布特征与原始信号相对应本征模态函数对应频率段能量分布特征比较，所得各个对应频率段能量差值的绝对值之和作为遗传算法适应度函数值。所构建遗传算法适应度函数为：

f=1Σm=1MΣi=1N|Pmi-Pmi^|---(1)]]>