專利名稱：一種選線定位方法
技術領域：
本發明涉及電網運行故障診斷技術領域，尤其涉及一種選線定位方法。
背景技術：
電カ系統常用的系統接地方式有多種中性點直接接地、中性點不接地、中性點經消弧線圈接地、中性點經電阻接地。在《電氣安全名詞術語》GB/T 4776 - 1984標準中，將上述四種中性點接地方式歸納為兩類中性點有效接地系統(system with effectivelyearthed neutral):中性點直接接地或經ー低值電阻接地。此類系統也可稱為大接地電流系統；中性點非有效接地系統(system with non-effectively earthed neutral):中性點不接地或經高值阻抗接地或經消弧線圈接地。此類系統也可稱為小接地電流系統，大量文獻亦稱之小電流接地系統。在我國，對于IlOkv及以上電網，一般都采用大接地電流的接地方式。對于66kV及以下配電網及大型エ礦企業的供電系統，屬于小接地電流系統，并以采用中性點不接地或經消弧線圈接地的運行方式居多。如上所述小接地電流系統的優點是單相接地電流較小，単相接地不形成短路回路，并可繼續運行f2h。但是，電網長時間帶接地故障運行極容易引發相繼的電氣故障，使健全相絕緣薄弱處發生對地擊穿，造成兩相接地故障。所以，當故障發生以后，應盡快確定故障線路并予以切除，并且，是選擇性的切除。也就是說當電網的某一線路發生接地故障時，接地保護裝置僅使開關切除或發出信號指示接地故障所在線路，保證非接地線路的正常供電。這樣有利于非故障線路和設備繼續運行，縮小停電范圍，對保證電網安全、可靠運行和提高勞動生產率顯然極為有利。這就要求我們快速有效地進行選線定位，及時準確地找到發生接地故障線路和準確位置。當前的主要選線方法穩態零序電流幅值及相位比較法不能排除CT不平衡電流及過渡電阻大小的影響；穩態諧波電流方向比較法由于5次諧波含量相對基波而言要小得多，數值很小，極易混入干擾成份，測量精度不易保證；五次諧波分量法由于系統本身可能存在諧波源，以及在負荷不對稱，特別是當系統發生相間短路或三相短路吋，由于測量回路的元件飽和而產生大量的5次諧波，勢必使得基于諧波分量比較法的判線判據失敗，實際中應用5次諧波分量進行故障選線的裝置效果很不理想；小波包模糊神經網絡模型與算法對樣本的選擇有著嚴格的限制，選取樣本時應考慮各種情況下的故障模式，在實際應用中受到了限制；Prony擬合方法，Prony算法可以提取信號的衰減特性和相位特性，因此如果能對故障時多條線路的故障瞬時電流進行采樣和Prony擬合，然后再比較它們的相位和衰減特性，就可以找到故障線路，然而由于Prony算法本身的計算量比較大，需要復雜的高階矩陣運算，致使這種分析方法不能得到有效的推廣，同吋，由于算法對噪聲的影響十分敏感，在干擾噪聲背景下，該模型的嚴格求解是ー個高度非線性的最優化 問題，這也極大地限制了 Prony模型的應用；基于小波分析的方法，所有非故障線路零序電流突變的極性相同，故障線路零序電流突變的極性與非故障線路零序電流突變極性相反，據此可判斷故障線路，有著采用的網絡收斂速度快、具有極好的魯棒性，不受負荷諧波源、故障點位置和過渡電阻的影響等優點，然而，該方法對樣本的選擇有著嚴格的限制，選取樣本時應考慮各種情況下的故障模式，在實際應用中受到了限制；S注入法由于單相接地故障多為間歇性電弧接地，過渡電阻變化范圍很大，當接地弧光電阻較大，處于區間2kQ~4ぬ吋，與分布電容產生的容抗相當，選線就很困難了，容易誤判、漏判。當前的主要定位方法行波法，可靠性、抗干擾能力和適應性較差；信號注入法，在系統故障時向系統注入信號電流是信號注入法的基本原理，故障定位則是通過注入信號特征和路徑的檢測、跟蹤來實現，是目前単相接地故障檢測在中低壓電網中ー種行之有效的方法，靈活性是信號注入法最大的優點，各種接線方式和結構的配電系統都適用。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠排除干擾、準確性高、適用范圍廣的選線定位方法。
為實現本發明的目的所采用的技術方案是一種選線定位方法，包括以下步驟
a.采用Prony算法擬合得到故障數據；
b.結合傅里葉分解一小波分析法進行故障選線；
c.使用注入法進行故障定位，實現選線定位的需求。本發明采用Prony算法擬合得到故障數據充分利用了 Pixmy算法最突出的優點能夠分析出信號中的模態阻尼因子，能對故障時多條線路的故障瞬時電流進行采樣和Prony擬合，得到精確的故障數據；結合傅里葉分解一小波分析法進行故障選線是因為所有非故障線路零序電流突變的極性相同，故障線路零序電流突變的極性與非故障線路零序電流突變極性相反，據此可以準確地判斷出故障線路；確定故障線路之后再使用注入法進行故障定位，通過注入信號特征和路徑的檢測、跟蹤來實現故障定位，最終實現選線定位的需求。本發明充分利用Prony算法、傅里葉分解一小波分析法和注入法的各自優點，使本發明具有排除干擾、準確性高、適用范圍廣的特點，且有很大的推廣價值。
下面結合附圖對本發明做進ー步的說明
圖I是基本小波的伸縮及參數O和&對分析范圍的控制 圖2是信號波形及FFT 圖3是信號波形及DB 12小波分解 圖4是對第4、6尺度進行對比 圖5是對故障線路和非故障線路零序電流進行FFT 圖6是對故障線路和非故障線路零序電流進行小波分解 圖7是第7尺度進行模極大值比較 圖8是信號注入法原理示意圖。
具體實施例方式各種方案優缺點比較及優化方案的提出
I.各種方案優缺點比較總結如下
I)穩態零序電流幅值及相位比較法由于中性點接入了消弧線圈，特別一般工作在過補償情況下，故障線路零序電流與非故障線路相比，已沒有中性點不接地系統中幅值最大的的特征。并且，故障線路與非故障線路相位相同，超如系統零序電壓90度。但該方法不能排除CT不平衡的影響，受線路長短、系統運行方式及過渡電阻大小的影響，且系統中可能存在某條線路的電容電流大于其它線路電容電流之和的情況，可見此法在理論上就是不完備的。對于中性點經消弧線圈接地系統，由于消弧線圈提供的電感電流補償了電網對地的電容電流，使流過故障線路的零序電流大大減小，此時很難用零序電流保護原理來獲得保護的選擇性。由于種種缺點，零序電流比幅法目前已較少使用。后
來在此基礎上提出了群體比幅比相法，其原理是先進行各條線路的ん比較，選出幾個幅值
較大的作為候選線路，然后在此基礎上進行相位比較，選出方向與其他不同的，即為故障線路。該方法在一定程度上解決了前兩種方法存在的問題，但同樣不能排除CT不平衡電流及過渡電阻大小的影響。
2 )穩態諧波電流方向比較法
測量數據顯示，5次諧波為除基波外含量最大，一般為19T8%。由于5次諧波含量相對基波而言要小得多，數值很小，極易混入干擾成份，測量精度不易保證；以此原理構成的接地保護其零序電壓動作值往往較高，靈敏度較低，在接地點存在一定過渡電阻值下將出現拒動現象。3)五次諧波分量法
由于系統本身可能存在諧波源，以及在負荷不對稱，特別是當系統發生相間短路或三相短路吋，由于測量回路的元件飽和而產生大量的5次諧波，勢必使得基于諧波分量比較法的判線判據失敗。因此實際中應用5次諧波分量進行故障選線的裝置效果很不理想。4) Prony 擬合方法
Prony算法可以提取信號的衰減特性和相位特性，因此如果能對故障時多條線路的故障瞬時電流進行采樣和Prony擬合，然后再比較它們的相位和衰減特性，就可以找到故障線路。5)小波包模糊神經網絡模型與算法
該方法有著采用的網絡收斂速度快、具有極好的魯棒性，不受負荷諧波源、故障點位置和過渡電阻的影響等優點。然而，該方法對樣本的選擇有著嚴格的限制，選取樣本時應考慮各種情況下的故障模式，在實際應用中受到了限制。6)基于小波分析的暫態零序電流比較法
根據小波變換的模極大值理論可知，出現故障和噪聲會導致信號奇異，而小波變換的模極大值點對應著采樣信號的奇異點，由于噪聲的模極大值隨著尺度的増加而衰減，所以經過適當的尺度分解后，即可忽視噪聲影響得到較理想的暫態短路信號。所有非故障線路零序電流突變的極性相同，故障線路零序電流突變的極性與非故障線路零序電流突變極性相反，據此可判斷故障線路。7) S注入法
檢測裝置中的電流探測器必須具有很高的品質因數、很窄的通帶寬度和很高的通帶放大倍數，以隔離掉相鄰次諧波，把有用信號檢測出來，實現正確選線。通常選擇位于エ頻n次與n+1次諧波之間的某一特定電流信號作為注入信號。
由于單相接地故障多為間歇性電弧接地，過渡電阻變化范圍很大。當接地弧光電阻較大，處于區間2ifレ4たQ時，與分布電容產生的容抗相當，選線就很困難了，容易誤判、漏判。8)行波測距
行波法比阻抗法定位的精確度高，但可靠性、抗干擾能力和適應性較差。特別是由于配電網線路結構復雜，負荷分散[41]，行波在各段線路聯接處、各個一次設備產生非常復雜的折射和反射，行波信號的識別受到了嚴重的影響。此外，行波信號的提取也會受到較大負載的影響。9)信號注入法
在系統故障時向系統注入信號電流是信號注入法的基本原理，故障定位和選線則是通過注入信號特征和路徑的檢測、跟蹤來實現，是目前単相接地故障檢測在中低壓電網中一種行之有效的方法。靈活性是信號注入法最大的優點，各種接線方式和結構的配電系統都適用。2.優化方案的提出
綜合比較各種方法的優缺點，可以看出改進的Prony算法在數據擬合方面可以很好地逼近真實值，基于小波分析的選線方式可以很好地得到所需頻率的暫態信號隨時間變化情況，而基于信號注入法的定位方法能夠適應網絡復雜性的需求，因此采用以下步驟
a.采用Prony算法擬合得到故障數據；
b.結合傅里葉分解一小波分析法進行故障選線；
c.使用注入法進行故障定位，實現選線定位的需求。采用Prony算法擬合得到故障數據
Prony算法無需解特征方程，無需估計樣本自相關，僅通過線性方程組和多項式方程，便可求得信號的模態信息。與傳統的算法相比，Prony算法最突出的優點是能分析出信號中的模態阻尼因子。由于Prony變換是利用阻尼諧波對信號進行分解，因此其運算量較大，也只有在計算機技術高度發展的今天，才能得以應用。算法對于噪聲的影響十分敏感，在干擾噪聲背景下，該模型的研究求解是ー個高度非線性的最優化問題，這也極大地限制了 Prony算法的實際應用。但隨著研究的不斷深入和技術的發展，Prony方法將得到越來越廣泛的關注和應用。考察式
權利要求
1.一種選線定位方法，其特征在于包括以下步驟a.采用Prony算法擬合得到故障數據；b.結合傅里葉分解一小波分析法進行故障選線；c.使用注入法進行故障定位，實現選線定位的需求。
全文摘要
本發明公開了一種能夠排除干擾、準確性高、適用范圍廣的選線定位方法。利用了Prony算法最突出的優點能夠分析出信號中的模態阻尼因子，能對故障時多條線路的故障瞬時電流進行采樣和Prony擬合，得到精確的故障數據；結合傅里葉分解—小波分析法進行故障選線是因為所有非故障線路零序電流突變的極性相同，故障線路零序電流突變的極性與非故障線路零序電流突變極性相反，據此可以準確地判斷出故障線路；確定故障線路之后再使用注入法進行故障定位，通過注入信號特征和路徑的檢測、跟蹤來實現故障定位。本發明具有排除干擾、準確性高、適用范圍廣的特點，且有很大的推廣價值。
文檔編號G01R31/08GK102654553SQ20121013800
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月7日 優先權日2012年5月7日
發明者張楠, 李冬雪, 李吉浩, 王修龐, 王肖劍, 趙曉 申請人:河南省電力公司南陽供電公司