本發(fā)明屬于配電自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，通過配電網(wǎng)接地故障檢測中的小波特征能量的折算，實(shí)現(xiàn)多種采樣頻率下配網(wǎng)接地故障檢測與定位，通過小波變換提取故障特征能量、將不同采樣頻率故障錄波信號(hào)，折算到最低采樣頻率下的相對(duì)特征能量，然后根據(jù)相對(duì)特征能量來判別是否存在故障、確定故障首尾端。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，暫態(tài)過程存在豐富的故障信息，故障時(shí)的暫態(tài)過程不受接地方式的影響，利用暫態(tài)分量進(jìn)行故障檢測具有重要意義。通過提取暫態(tài)信號(hào)中的特征分量則可以提高選線和定位的精度。通過與故障終端相配合，故障終端檢測出單相接地故障發(fā)生時(shí)，自動(dòng)生成故障錄波文件；配電網(wǎng)主站通過主動(dòng)召喚故障錄波并分析故障時(shí)的暫態(tài)波形，實(shí)現(xiàn)故障選線和故障定位功能。從而解決小電流接地配電網(wǎng)單相接地故障選線和定位的難題，完善配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化功能，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

暫態(tài)過程存在豐富的故障信息，故障時(shí)的暫態(tài)過程不受接地方式的影響，通過提取暫態(tài)信號(hào)中的特征分量，可以實(shí)現(xiàn)高精度的故障提高選線和定位。接地故障發(fā)生后先經(jīng)過暫態(tài)過渡過程(1-2個(gè)周波)，然后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，但是根據(jù)現(xiàn)場錄波數(shù)據(jù)分析，暫態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程并不是按照時(shí)間嚴(yán)格區(qū)分。應(yīng)用小波分析算法，提取故障暫態(tài)信號(hào)的特征量進(jìn)行故障選線,選用合適的小波基對(duì)暫態(tài)零序電流的特征分量進(jìn)行小波變換后，得到故障線路上暫態(tài)零序電流特征分量，通過比較特征能量，來實(shí)現(xiàn)故障檢測與定位。

現(xiàn)有文獻(xiàn)的所有故障監(jiān)測與定位算法是在錄波采樣頻率相等的前提下進(jìn)行的。配電網(wǎng)小電流接地故障實(shí)時(shí)檢測，與變電站接地故障檢測的環(huán)境完全不同,各故障監(jiān)測裝置廠家，采用不同標(biāo)準(zhǔn)采樣頻率(3600、4800)Hz上送實(shí)時(shí)故障錄波數(shù)據(jù)到配網(wǎng)中心，更有廠家采用4096Hz的采樣頻率上送故障錄波數(shù)據(jù)，在配網(wǎng)中心需要把不同采樣頻率的錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，提取故障特征、檢測故障，確定故障首尾端，實(shí)現(xiàn)故障檢測與定位。

多采樣頻率數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中各個(gè)信號(hào)的采樣頻率是不相等的，對(duì)不同采樣頻率的信號(hào)數(shù)據(jù)能量特征比較，需要根據(jù)各個(gè)部分信號(hào)的采樣頻率折算到統(tǒng)一的低采樣頻率或相等的時(shí)間窗口，比較才有意義，否則會(huì)出現(xiàn)故障檢測與的定位的結(jié)論錯(cuò)誤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明屬于配電自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)多種采樣頻率下配網(wǎng)接地故障檢測與定位，本發(fā)明公開了一種基于多采樣頻率小波特征能量折算的配電網(wǎng)接地故障定位方法，通過小波變換提取故障特征能量、將不同采樣頻率零序電流錄波量測信號(hào)，折算到最低采樣頻率下的相對(duì)特征能量，進(jìn)而根據(jù)相對(duì)特征能量來判別故障類型、確定故障首尾端。本發(fā)明采用多種采樣頻率的小波特征能量的折算算法，實(shí)現(xiàn)多種采樣頻率下配網(wǎng)接地故障檢測與定位，通過小波變換提取故障特征能量、將不同采樣頻率故障錄波信號(hào)，計(jì)算時(shí)間序列等長度時(shí)間區(qū)間內(nèi)的原始能量特征，將不同采樣頻率的時(shí)間序列，折算到最低采樣頻率下的相對(duì)特征能量，然后根據(jù)相對(duì)特征能量來判別故障類型、確定故障首尾端。

小波分析算法屬于已有知識(shí)，這里不再詳細(xì)描述。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種基于多采樣頻率小波特征能量折算的配電網(wǎng)接地故障定位方法，其特征在于：選擇起點(diǎn)時(shí)刻相同，用等長度的零序電流錄波量測時(shí)間序列作為原始采樣數(shù)據(jù)，對(duì)各采樣頻率不同的原始采樣數(shù)據(jù)做小波變換，得到的各零序電流錄波量測原始特征能量值，折算到最低采樣頻率上，然后在同一個(gè)頻率上比較各時(shí)間序列的相對(duì)特征能量的大小，來實(shí)現(xiàn)接地檢測與故障定位。

一種基于多采樣頻率小波特征能量折算的配電網(wǎng)接地故障定位方法，所述配電網(wǎng)接地故障定位方法適用于配電網(wǎng)中，各故障信號(hào)采樣頻率不一致的情況；其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：選定同一母線的全部饋線支路構(gòu)成為故障選線組，讀取饋線上的全部支路的零序電流錄波量測，起點(diǎn)時(shí)刻對(duì)齊到同一時(shí)刻，形成起點(diǎn)時(shí)刻相同、長度相等的支路零序電流錄波量測時(shí)間序列：

{X₁(i)|i＝0,1,2,…,M},采樣頻率f₁；

{X₂(i)|i＝0,1,2,…,M},采樣頻率f₂；

……

{X_N(i)|i＝0,1,2,…,M},采樣頻率f_N；

這里：{X_k(i)|i＝0,1,2,M}為支路零序電流錄波量測時(shí)間序列即原始信號(hào)；其中，k＝1,2,…N為量測裝置編號(hào)；M+1是信號(hào)長度；X_k(i)為配網(wǎng)故障檢測裝置k在采樣點(diǎn)時(shí)刻i的零序電流錄波量測值；f_s為信號(hào)的采樣頻率；

步驟2：對(duì)每一條饋線上的各支路零序電流錄波量測{X_k(i)|i＝0,1,2,…,M}進(jìn)行小波變換，將原始信號(hào)分解為各階平滑信號(hào)A_kj(n)和細(xì)節(jié)信號(hào)D_kj(n)；其中，第J分解尺度的細(xì)節(jié)系數(shù)分別為：

{D_1J(i)|i＝0,1,2,…,G}

{D_2J(i)|i＝0,1,2,…,G}

……

{D_NJ(i)|i＝0,1,2,…,G}

式中，D_kJ(n)為配網(wǎng)故障檢測裝置k零序電流錄波量測值經(jīng)小波變換后的第J階細(xì)節(jié)分量；J為最大分解尺度；G為小波分解后第J階細(xì)節(jié)系數(shù)的個(gè)數(shù)；

步驟3：計(jì)算各支路的零序電流錄波量測的原始特征能量，小波分解最大分解尺度J階細(xì)節(jié)系數(shù)平方和，作為時(shí)間序列的原始特征能量，對(duì)于原始信號(hào)X_k(i)，計(jì)算公式為：

其中：D_kJ(i)表示信號(hào)X_k(i)在步驟2中小波分解后的最大尺度J階小波分解細(xì)節(jié)系數(shù)，G為細(xì)節(jié)系數(shù)的總數(shù)；

步驟4：將各支路的零序電流故障量測的原始特征能量，折算到最低采樣頻率信號(hào)上的相對(duì)特征能量，折算公式如下：

k＝1,2,3,…,N；

其中：f_min為步驟1全部采樣頻率f₁-f_N中的最小值，表示配網(wǎng)故障檢測裝置k零序電流錄波量測的原始特征能量，E_k為折算到最低采樣頻率f_min上的相對(duì)特征能量；

步驟5：根據(jù)步驟4計(jì)算得到的經(jīng)折算后的各支路零序電流錄波量測的相對(duì)特征能量，判斷配電網(wǎng)是否發(fā)生接地故障，確定故障區(qū)間。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

在步驟5中，通過相對(duì)特征能量來判斷是否有故障，確定故障區(qū)判斷規(guī)則如下:

1)一條饋線上各支路監(jiān)測點(diǎn)的零序電流錄波量測相對(duì)特征能量的最大值大于設(shè)定值M_w，則判定為該饋線有接地故障，否則該饋線無接地故障；

2)在判斷有接地故障的饋線上，沿著潮流流出母線方向搜索，找到該饋線各支路上零序電流錄波量測相對(duì)特征能量值E_k最大的監(jiān)測點(diǎn)，將該監(jiān)測點(diǎn)設(shè)為故障起始點(diǎn)S；

3)從故障起點(diǎn)S繼續(xù)沿著潮流流出母線方向搜索，直到找到零序電流錄波量測相對(duì)特征能量值最小的監(jiān)測點(diǎn)，作為故障尾端點(diǎn)E，則判斷接地故障區(qū)間為S、E之間。

其中，所述設(shè)定值M_w取值在30-200之間。

本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

通過不同采樣頻率特征能量的折算算法、實(shí)現(xiàn)基于相對(duì)特征能量值的配電網(wǎng)接地故障監(jiān)測與定位。將多種采樣頻率下配網(wǎng)接地零序電流錄波量測信號(hào)，通過小波變換提取故障特征能量、折算到最低采樣頻率下的相對(duì)特征能量，然后根據(jù)相對(duì)特征能量來判別故障類型、確定故障首尾端?？商岣呓拥毓收媳O(jiān)測的精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于多采樣頻率小波特征能量折算的配電網(wǎng)接地故障定位方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本申請公開的基于多采樣頻率小波特征能量折算的配電網(wǎng)接地故障定位方法，如附圖1所示，包括以下步驟：

步驟1：選定同一母線的全部饋線支路構(gòu)成為故障選線組，讀取饋線上的全部支路的零序電流錄波量測，起點(diǎn)時(shí)刻對(duì)齊到同一時(shí)刻，形成起點(diǎn)時(shí)刻相同，長度相等的時(shí)間序列。

某故障實(shí)驗(yàn)算例，按流出母線順序，在一條饋線上支路的故障監(jiān)測裝置以次為X₄、X₃、X₂、X₁，上傳到配網(wǎng)中心的零序電流錄波量測時(shí)間序列，對(duì)齊后為：

{X₁(i)|i＝0,1,2,…,M}采樣頻率4096Hz

{X₂(i)|i＝0,1,2,…,M}采樣頻率4096Hz

{X3(i)|i＝0,1,2,…,M}采樣頻率4800Hz

{X₄(i)|i＝0,1,2,…,M}采樣頻率3600Hz

序列數(shù)據(jù)，這里不再列出，本算例中M＝511,時(shí)間序列長度為512。

這里：{X_k(i)|i＝0,1,2,M}為支路零序電流錄波量測的原始信號(hào)；其中，k＝1,2,…4為量測裝置編號(hào)；512是信號(hào)長度；X_k(i)為配網(wǎng)故障檢測裝置k在采樣點(diǎn)時(shí)刻i的零序電流錄波量測值；

步驟2：對(duì)每一條饋線上的各支路零序電流錄波量測X_k(i)進(jìn)行小波變換，將原始信號(hào)分解為平滑信號(hào)A_kj(n)和細(xì)節(jié)信號(hào)D_kj(n)；

A_kj(n)為小波變換的第j階平滑分量；D_kj(n)為小波變換的第j階細(xì)節(jié)分量；

n＝1,2,…4為分解尺度，本算例最大分解尺度為4階；

小波變換后，第4階小波分解，G＝31,細(xì)節(jié)系數(shù)分別為：

{D_1J(i)|i＝0,1,2,…,G}

{D_2J(i)|i＝0,1,2,…,G}

{D_3J(i)|i＝0,1,2,…,G}

{D_4J(i)|i＝0,1,2,…,G}

步驟3：計(jì)算各支路的零序電流錄波量測X_k(i)的原始特征能量，用小波分解最大分解尺度J階細(xì)節(jié)系數(shù)平方和，作為時(shí)間序列的原始特征能量，計(jì)算公式為：

其中：D_kJ表示信號(hào)在步驟2小波分解后的最大尺度第4階小波分解細(xì)節(jié)系數(shù)，G為細(xì)節(jié)系數(shù)的總數(shù)；

步驟4：將各支路的零序電流錄波量測X_k(i)的原始特征能量，折算最低采樣頻率信號(hào)上的相對(duì)特征能量，實(shí)現(xiàn)算法如下：

k＝1,2,3,…,N；

其中：f_min為全部采樣頻率的最小值，間序列X_k(i)信號(hào)的原始特征能量；本算例

f_min＝3600，折算到最低采樣頻率3600Hz上相對(duì)特征能量，相對(duì)特征能量計(jì)算結(jié)果見表一。

步驟5：判斷是否有故障，確定故障區(qū)間。

一條饋線上各支路監(jiān)測點(diǎn)的零序電流最大相對(duì)特征能量值大于設(shè)定值M_w(設(shè)定值M_w取值在30-200之間，本算例M_w＝100)，則判定為該饋線有接地故障，否則該饋線無故障；

沿著潮流流出母線方向搜索，找到支路上零序電流錄波量測相對(duì)特征能量值E_k最大的監(jiān)測點(diǎn)設(shè)為故障起始點(diǎn)S；

從故障起點(diǎn)S繼續(xù)沿著潮流流出母線方向搜索，直到找到零序電流錄波量測相對(duì)特征能量值E_k最小的監(jiān)測點(diǎn)，作為故障尾端點(diǎn)E，則判斷接地故障區(qū)間為S、E之間；

判斷結(jié)果見表一。

表1特征能量折算

上述實(shí)驗(yàn)為4-2之間發(fā)生小電流單相接地故障，如果不進(jìn)行特征能量折算，會(huì)出現(xiàn)故障首端為4，尾端為2的判斷，顯然，折算以后，故障首端為3更為準(zhǔn)確。

以上所述僅為用以解釋本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非企圖據(jù)以對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的創(chuàng)作精神下所作有關(guān)本發(fā)明的任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本發(fā)明意圖保護(hù)的范疇。