[发明专利]一种基于形态谱分析和形态学峰谷检测可拓融合的配网故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于形态谱分析和形态学峰谷检测可拓融合的配网故障选线方法。属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

谐振接地系统单相接地故障边界条件复杂，所表现出来的故障特征随初始相角、故障距离、过渡电阻及负荷等因素的变化而表现出较大的差异性。因此单纯使用故障特征量中的某一分量作为故障选线判据的特征量均存在误判的风险，故障特征不明显时，误判风险更高。当谐振接地系统发生单相接地故障且故障发生在电压过峰值附近（大故障初始相角）时，暂态零序电流的主要成分是高频的容性分量，此时的暂态特征比较明显；若单相接地故障发生在电压过零点附近时（小故障初始相角），暂态零序电流的主要成分是感性分量，此时的暂态特征不明显。针对大故障初始相角的故障选线以行波法最具标志性，该方法主要是利用小波变换模极大值的大小和极性进行选线，又称小波法。小波法选线技术的难点在于小波基函数及小波分解尺度的选择，另外当接地电阻过大时，暂态电流的高频分量较小，易发生误选，且随机噪声对该方法的准确性也会造成一定的影响，针对大故障初始相角一种利用形态峰谷检测的配电网故障选线方法有较好的实现效果。对于小故障初始相角的故障选线问题一直是配网故障选线的难点，利用形态谱的谐振接地电网故障选线方法选线效果较明显，但每种选线方法均存在一定的适用范围。

信息融合技术为多种选线方法的综合利用提供了理论和技术保障。信息融合是针对特定系统处理源于多种传感器信息的一种方法，又称为多传感器融合(MSF)，其基本思路是充分利用多传感器的信息资源，依据某种准则在时间或空间上把多传感器可冗余或互补的信息进行组合获得被检测对象的一致性描述或解释。从结构层次上来分，信息融合可分为数据层融合、特征层融合和决策层的融合。信息融合的理论和方法较多，常见的有可拓理论、D-S证据理论、模糊理论、协同学、人工神经网络等。

发明内容

本发明的目的是利用可拓理论将适用于小故障初始相角的形态谱分析的选线方法和适用于大故障初始相角的形态学峰谷检测的选线方法进行融合而形成一种新的智能选线方法，以降低单纯使用上述某种选线方法而存在的误判的风险。

本发明的技术方案是：一种基于形态谱分析和形态学峰谷检测可拓融合的配网故障选线方法，谐振接地系统发生单相接地故障后，首先确定单相接地故障的物元三要素，其次是按形态谱分析的选线方法和形态学峰谷检测的选线方法的选线判据确定形态谱和峰谷检测的特征量域，然后在单相接地故障物元模型的基础上分别确定形态谱和峰谷检测特征量域的节域。基于特征量域、故障物元模型、节域和现状物元模型等信息建立关联函数，计算故障初始相角并根据相角的大小分配权重系数。将关联函数和权重系数的乘积视为关联置信度，将关联置信度的数值符号作为判据实现故障选线。

具体步骤如下：

A：谐振接地的配电网发生单相接地故障后，利用形态谱分析技术求解系统各馈线零序电流在正负刻度下的形态谱值之和及其比值，选出三个最大的值依次设为、、；

B：利用峰谷检测技术求解特征频带内系统各馈线零序电流的峰谷综合特性和首个峰谷的幅值，选出三个绝对值最大的值依次设为、、；

C：确定单相接地故障的物元三要素，建立单相接地故障物元模型和待定故障线路的现状物元模型，建立关联函数；

D：计算故障初始相角、确定权重系数，计算馈线的关联置信度；

E：根据关联置信度的符号判断发生故障的线路；

F：将单相接地故障的物元三要素确定为、和，将事物名称定义为可能发生故障的馈线集合，则与事物对应的特征定义为,其中特征为各馈线零序电流正负刻度下形态谱值和的比值，特征为特征频带下各馈线零序电流首波头峰谷幅值；

G：故障选线装置启动后，截取启动前2个周期及启动后3个周期母线的零序电压。从装置启动时刻起沿时间轴向前追朔，在母线的零序电压上找到第一个幅值小于0.01的采样点，为母线的额定电压，将其对应的时刻作为故障发生的时刻。以为起点，选取母线零序电压一个周期内的采样点，利用其计算相角。

本发明的原理是：