一種利用行波固有頻率和原子分解能量熵的故障選相法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輸電線路故障選相方法，尤其是涉及利用行波固有頻率和原子分解能量熵的故障選相法。本發(fā)明利用原子分解算法處理三相電流，根據(jù)迭代產(chǎn)生的原子確定電流信號(hào)中的主導(dǎo)頻率成分的頻率值和能量熵值信息，結(jié)合三相電流的主導(dǎo)成分頻率值與能量熵值特征，對(duì)多相故障與多相接地故障情況下的故障類型進(jìn)行判別；針對(duì)單相故障，則根據(jù)不同基準(zhǔn)相下解耦得到β模量來尋找故障相。該方法準(zhǔn)確有效，能快速辨別所發(fā)生的故障類型。
【專利說明】—種利用行波固有頻率和原子分解能量熵的故障選相法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用行波固有頻率和原子分解能量熵的故障選相法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，快速準(zhǔn)確地在故障后辨識(shí)故障類型對(duì)維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)用有重要意義，目前基于工頻特征量的故障選相方法很難兼顧選相速度與選相穩(wěn)定性兩個(gè)方面，而基于暫態(tài)行波模值的故障選相法則易受外界干擾而失效。采用行波固有頻率的選相方法有較快的選相速同時(shí)準(zhǔn)確性較高，但準(zhǔn)確識(shí)別行波固有頻率成分仍存在問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
[0004]一種利用行波固有頻率和原子分解能量熵的故障選相法，其特征在于，包括以下步驟:
[0005]步驟1、根據(jù)輸電線路故障錄波裝置采集到的A、B、C三相故障電流，基于克拉克變換矩陣解耦，得到一個(gè)O模量和6個(gè)線模量，ΙαΑ、IaB、Iac、IeA、10B、Iec ;并將A、B、C三相故障電流進(jìn)行濾波，然后采用原子分解算法處理濾波后的三相電流，得到三個(gè)相電流中的主導(dǎo)原子的頻率值為fA、fB> fc及對(duì)應(yīng)的能量熵值為Ea、Eb、Ec ；
[0006]步驟2、然后根據(jù)O模量和6個(gè)線模量，判斷是接地故障或非接地故障，即:
[0007]判斷結(jié)果:計(jì)算O模量能量，當(dāng)其能量值大于正常運(yùn)行時(shí)的值時(shí)判斷故障類型為接地故障；否則為非接地故障，然后進(jìn)行以下選擇步驟的操作，繼續(xù)判斷接地故障情況下是多相接地故障的具體故障相或單相接地故障的具體故障相；或者非接地故障情況下是多相接地故障的具體故障相；
[0008]步驟3、進(jìn)行以下的選擇步驟判斷:
[0009]若為接地故障，則需要判斷接地故障情況下是多相接地故障的具體故障相或單相接地故障的具體故障相，具體是:
[0010]判斷Al、比較三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值，當(dāng)存在兩相或三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值相等，且各原子能量熵值均滿足設(shè)定閾值，確定故障類型為多相故障，滿足條件的相別為故障相別，所述閾值范圍設(shè)置在0.8-1 ；
[0011]判斷A2、計(jì)算β模量下的三個(gè)電流模量的能量值，三個(gè)β模量中能量熵值最小的模量對(duì)應(yīng)的為故障相；
[0012]若為非接地故障，則需要判斷非接地故障情況多相接地故障的具體故障相，具體是:
[0013]判斷B1、比較三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值，當(dāng)存在兩相或三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值相等，且各原子能量熵值均滿足設(shè)定閾值，確定故障類型為多相故障，滿足條件的相別為故障相別；所述閾值范圍設(shè)置在0.8-1。[0014]在上述的一種利用行波固有頻率和原子分解能量熵的故障選相法，所述步驟I中采用原子分解算法分析濾波后的電流信號(hào)的具體方法是:將電流信號(hào)分解為多個(gè)原子，得到的原子按照其原子分解能量熵值排列(原子分解能量熵值的范圍為0-1)，能量熵值大的原子排序靠前，主導(dǎo)原子就是能量熵值最大的原子，即分解得到的第一個(gè)原子，A相電流中主導(dǎo)原子的能量熵值為Ea，其頻率值為fA，B相電流中主導(dǎo)原子的能量熵值為Eb，其頻率值為fB，C相電流中主導(dǎo)原子的能量熵值為E。，其頻率值為f。。
[0015]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):1、行波固有頻率成分是一種穩(wěn)定存在于故障相電流中的特征量，多相故障時(shí)在故障相電流中的主導(dǎo)地位尤其顯著，基于行波固有頻率的故障選相方法具有穩(wěn)定性高、選相速度較快的特征；2、原子分解算法具有很強(qiáng)的時(shí)頻分辨能力，本發(fā)明由原子分解法識(shí)別故障相電流中主導(dǎo)成分的特征，效果準(zhǔn)確可靠，能有效用于固有頻率成分的辨識(shí)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0017]實(shí)施例:
[0018]一、首先介紹一下本發(fā)明的理論方法，
[0019](I).主要包括以下步驟:
[0020]步驟1、根據(jù)輸電線路故障錄波裝置采集到的A、B、C三相故障電流，基于克拉克變換矩陣解耦，得到一個(gè)O模量和6個(gè)線模量，ΙαΑ、ΙαΒ、ΙαρΙ0Α、Ι0Β、Ι0。；并將A、B、C三相故障電流進(jìn)行濾波(在本實(shí)施例中，采用常見的加凱瑟窗的FIR沖擊響應(yīng)高通濾波器，設(shè)置濾波器的截止頻率為200Hz，濾除工頻分量)，然后采用原子分解算法處理濾波后的三相電流，得到三個(gè)相電流中的主導(dǎo)原子的頻率值為fA、fB、fc及對(duì)應(yīng)的能量熵值為Ea、Eb、Ec ；
[0021]步驟2、然后根據(jù)O模量和6個(gè)線模量，判斷是接地故障或非接地故障，即:
[0022]判斷結(jié)果:計(jì)算O模量能量，當(dāng)其能量值遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行時(shí)的值時(shí)判斷故障類型為接地故障；否則為非接地故障，然后進(jìn)行以下選擇步驟的操作，繼續(xù)判斷接地故障情況下是多相接地故障的具體故障相或單相接地故障的具體故障相；或者非接地故障情況下是多相接地故障的具體故障相；
[0023]步驟3、進(jìn)行以下的選擇步驟判斷:
[0024]若為接地故障，則需要判斷接地故障情況下是多相接地故障的具體故障相或單相接地故障的具體故障相，具體是:
[0025]判斷Al、比較三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值，當(dāng)存在兩相或三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值相等，且各原子能量熵值均滿足設(shè)定閾值，確定故障類型為多相故障，滿足條件的相別為故障相別，閾值設(shè)置為0.8 ；
[0026]判斷A2、計(jì)算β模量下的三個(gè)電流模量的能量值，三個(gè)β模量中能量熵值最小的模量對(duì)應(yīng)的為故障相；
[0027]若為非接地故障，則需要判斷非接地故障情況多相接地故障的具體故障相，具體是:
[0028]判斷B1、比較三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值，當(dāng)存在兩相或三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值相等，且各原子能量熵值均滿足設(shè)定閾值，確定故障類型為多相故障，滿足條件的相別為故障相別；閾值設(shè)置為0.8。
[0029](2).步驟3的操作步驟，具體的情形表現(xiàn)如下所述:
[0030]在當(dāng)發(fā)生兩相接地、兩相短路或三相短路時(shí)，行波固有頻率成分穩(wěn)定存在于各故障相電流中，非故障相電流基本不存在固有頻率成分，濾波處理后，故障相中的固有頻率成分在整個(gè)信號(hào)中占很大比例，采用原子分解算法很容易辨識(shí)。
[0031]當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障相與非故障相中的固有頻率成分的能量都很弱，此時(shí)，根據(jù)故障邊界條件知，以故障相為基準(zhǔn)解耦后得到的β模電流為零，由此判別故障相。
[0032]當(dāng)發(fā)生三相故障時(shí)，因故障為對(duì)稱故障，三相電流中均存在穩(wěn)定的固有頻率成分，此時(shí)fA=fB=fc，Ea、Eb、Ec均大于設(shè)定閾值0.8。
[0033]當(dāng)故障類型為AC相間故障或AC接地故障時(shí)，固有頻率存在與A、C兩相之間，此時(shí)滿足fA=f。，Ea、Ec均大于設(shè)定閾值0.8。
[0034]當(dāng)故障類型為BC相間故障或BC接地故障時(shí)，固有頻率存在與B、C兩相之間，此時(shí)滿足fB=f。，Eb、Ec均大于設(shè)定閾值0.8。
[0035]當(dāng)故障類型為AB相間故障或AB接地故障時(shí)，固有頻率存在與A、B兩相之間,此時(shí)滿足fA=fB，Eb、Ec均大于設(shè)定閾值0.8。
[0036]當(dāng)發(fā)生A相接地 故障時(shí)，由故障相A相產(chǎn)生的行波電流在B、C兩相上的耦合電流是相同的，有IB=I。，以A相為基準(zhǔn)相，采用克拉克解耦后得到的模量為Jci=IPIb，及
【權(quán)利要求】
1.一種利用行波固有頻率和原子分解能量熵的故障選相法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、根據(jù)輸電線路故障錄波裝置采集到的A、B、c三相故障電流，基于克拉克變換矩陣解耦，得到一個(gè)O模量和6個(gè)線模量，IaA、IaB、IaC、IeA、10B、Iec ;并將A、B、C三相故障電流進(jìn)行濾波，然后采用原子分解算法處理濾波后的三相電流，得到三個(gè)相電流中的主導(dǎo)原子的頻率值為fA、fB、fc及對(duì)應(yīng)的能量熵值為Ea、Eb、Ec ； 步驟2、然后根據(jù)O模量和6個(gè)線模量，判斷是接地故障或非接地故障，即: 判斷結(jié)果:計(jì)算O模量能量，當(dāng)其能量值大于正常運(yùn)行時(shí)的值時(shí)判斷故障類型為接地故障；否則為非接地故障，然后進(jìn)行以下選擇步驟的操作，繼續(xù)判斷接地故障情況下是多相接地故障的具體故障相或單相接地故障的具體故障相；或者非接地故障情況下是多相接地故障的具體故障相； 步驟3、進(jìn)行以下的選擇步驟判斷: 若為接地故障，則需要判斷接地故障情況下是多相接地故障的具體故障相或單相接地故障的具體故障相，具體是: 判斷Al、比較三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值，當(dāng)存在兩相或三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值相等，且各原子能量熵值均滿足設(shè)定閾值，確定故障類型為多相故障，滿足條件的相別為故障相別，所述閾值范圍設(shè)置在0.8-1 ； 判斷A2、計(jì)算β模量下的三個(gè)電流模量的能量值，三個(gè)β模量中能量熵值最小的模量對(duì)應(yīng)的為故障相； 若為非接地故障，則需要判斷非接地故障情況多相接地故障的具體故障相，具體是:判斷B1、比較三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值，當(dāng)存在兩相或三相電流中主導(dǎo)原子的頻率值相等，且各原子能量熵值均滿足設(shè)定閾值，確定故障類型為多相故障，滿足條件的相別為故障相別；所述閾值范圍設(shè)置在0.8-1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用行波固有頻率和原子分解能量熵的故障選相法，其特征在于，所述步驟I中采用原子分解算法分析濾波后的電流信號(hào)的具體方法是:將電流信號(hào)分解為多個(gè)原子，得到的原子按照其原子分解能量熵值排列，能量熵值大的原子排序靠前，主導(dǎo)原子就是能量熵值最大的原子，即分解得到的第一個(gè)原子，A相電流中主導(dǎo)原子的能量熵值為Ea，其頻率值為fA，B相電流中主導(dǎo)原子的能量熵值為Eb，其頻率值為fB，C相電流中主導(dǎo)原子的能量熵值為E。，其頻率值為f。。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104035002SQ201410153224
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】龔慶武, 徐高, 關(guān)欽月, 李偉, 馮瑞發(fā) 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)