利用相对能量的配网缆-线混合线路故障选线方法

摘要

本发明是利用特征频带相对能量的配电网线-缆混合线路故障选线自适应方法。本方法为：当母线零序电压瞬时值越限时，故障选线装置立即启动并录波；利用形态滤波器对各条线路暂态零序电流进行滤波预处理；应用小波包分解，按照能量最大的观点确定各条线路暂态零序电流的特征频段，剔除稳态分量及其它频带信息，提高选线裕度；根据故障线路的暂态电容电流在特征频段衰减最快的原理，比较特征频段下故障后一个周期内前1/4周期和最后1/4周期的相对能量大小，籍此形成故障选线判据。原理分析和仿真表明，利用故障后一个周期内首个与最后1/4周期的相对能量实现选线，放大了故障暂态特征，避开了CT饱和引起的间断角对选线准确性的影响，该方法选线准确、可靠。

主权项

1.一种利用相对能量的配电网缆-线混合线路故障选线方法，当母线零序电压瞬时值越限时，故障选线装置立即启动并记录波；利用形态滤波器对各条线路暂态零序电流进行滤波预处理；应用小波包分解，按照能量最大的观点确定各条线路暂态零序电流的特征频带，剔除稳态分量及其它频带信息，提高选线裕度，其特征在于依据故障线路的暂态电容电流在特征频带衰减最快的原理，比较特征频带下故障后一个周期内前1/4周期和最后1/4周期的相对能量大小，籍此形成故障选线判据，输出选线结果；该方法的具体步骤如下：(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个周波各馈线的零序电流，其中K_u取值为0.15，U_n表示母线额定电压；(2)采用形态滤波对各线路故障零序电流进行消噪预处理，选取直线形的结构元素对故障零序电流进行滤波；(3)利用db10小波包对各线路消噪零序电流作4层分解，按公式(5)计算，式(5)中为小波包分解第(j，k)子频带下的系数，每个子频带下共有n个系数；各线路暂态零序电流在剔除(4，0)外各频带上的能量，并按频带计算各频带上所有线路的能量和，选择能量和最大值所在的频带确定为特征频带；(4)利用公式(6)、(7)、(8)、(9)，依次计算各条线路故障后零序电流特征频带内一个周期首个T/4和最后T/4的相对暂态能量E_i，其中，T为工频周期；式(6)中，W_i(t)为故障后第i条线路的零序能量函数，u₀(t)为母线零序电压，i_0i(t)为第i条线路的零序电流；由此定义故障后1/4个周期的暂态能量为：忽略零序电压的影响，联合式(5)和式(7)可得故障后1/4个周期特征频带的暂态能量为：式(8)中W_{i_first}为第i条线路故障后1/4个周期特征频带的暂态能量，ω_{i_first}为第i条线路故障后1/4个周期特征频带小波包分解系数；同理可得故障后一个周期内最后1/4个周期特征频带的暂态能量W_{i_last}；则各线路特征频带内故障后的一个周期前1/4个周期和最后1/4个周期的相对能量E_i为：(5)选出各条线路相对能量Ei中前三个最大值，并按大小顺序排列为E_j、E_k、E_m，当|E_j|≤|E_k|+|E_m|成立时，判定系统发生母线接地故障；当|E_j|≤|E_k|+|E_m|不成立时，相对能量最大的线路j即为故障线路。