有廣泛的應用。Daubechies系列小波具有正交性、緊 支集和N-I階消失矩等優點。因此，本發明采用dblO正交小波包來提取暫態電流信號的特 征信號。
[0190] 根據上述理論，本發明利用ATP-EMTP做單相接地仿真實驗，仿真模型如圖8所示， 模型具體電氣參數如下：
[0191] 線路：架空線路正序參數 R1= 0· 17 Ω/IoibL1= I. SmiVknbC1= 9. 697nF/km ;零序 參數 R。= 〇· 23 Ω /km，L。= 5. 48mH/km，C。= 6nF/km。電纜線路正序參數 R η = 0· 193 Ω / km，L11= 0· 442mH/km，C H= 143nF/km ;零序參數 R。。= 1. 93 Ω /km，L。。= 5. 48mH/km，C。0 = 143nF/km〇
[0192] 變壓器：110/10. 5kV ;高壓側單相中性點線圈電阻0. 40,電感12. 2 ;低壓側單相線 圈電阻0. 006,電感0. 183 ;勵磁電流0. 672A，勵磁磁通202. 2Wb，磁路電阻400k Ω。負荷： 一律采用三角形接法，4= 400+」20Ω。消弧線圈：在消弧線圈接地系統仿真時，消弧線圈 電感為 Ln= 1281. 9mH，R Ν= 40. 5217 Ω。
[0193] 2改變故障初相角及電阻仿真結果及分析
[0194] 按參數搭建仿真模型，并設置I1在距離母線5km處故障，改變故障初始角（0°、 30°、60°、90° )和接地電阻值來進行仿真。然后，將所選取的暫態零序電流和暫態故障 相電流按照選線方法進行選線，其中，變尺度雙穩態系統的參數為：a = b = 1，CR = 1500。 此外，本發明用（1:,0°，300Ω)這種形式來表示線路^初相角為〇°，故障電阻為300Ω 時的故障情況。結果如表1所示，其中表示I1暫態特征零序電流與12暫態特征零序電流的 互相關系數。
[0195] 表1不同初相角及電阻仿真結果
[0196] (a)故障初相角為0°
[0200] (C)故障初相角為60°
[0201]
[0204] 由表1可知，在故障電阻和故障初相角都改變時，本發明所述選線方法均能夠準 確選出故障線路。
[0205] 3含噪聲情況下的仿真結果及分析
[0206] 鑒于實際系統發生故障時，所采得信號往往帶有噪聲，因此，為驗證本文選線新方 法的抗噪性，在不同故障情況下，對其暫態零序電流和暫態故障相電流添加-〇. 5db的噪 聲，按照本發明所述選線方法進行選線，選線結果如表2所示。
[0207] 表2-0. 5db噪聲強度下不同故障情況的選線結果
[0210] 選取信噪比為-0. 5db的噪聲背景下，故障情況（13ι90°，1500Ω)來進行說明，給 出強噪聲背景下的暫態特征相電流，如圖9所示；經變尺度雙穩態處理后的暫態特征相電 流圖10所示，特征點在選線三維坐標系的位置如圖10所示。
[0211] 從圖10和圖11可知，經過變尺度雙穩態處理后，強噪聲背景下的暫態故障相電流 的噪聲明顯減弱。從圖11可知，故障線路I 3的能量主要集中在低頻段，能量大，極性與非 故障線路相反，并且它所對應的平方距離d3最小，僅為0. 0537 ;非故障線路的能量集中的 頻段比故障線路高，能量小，它們所對應的平方距離都比較大，一般都在4. 2左右，故障線 路與非故障線路平方距離的這種差異也與理論分析一致。此外。由表2及大量仿真結果表 明，本發明所述的選線方法在強噪聲背景下的不同故障情況均能實現準確選線，可靠性高。
[0212] 綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。 凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的 保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種基于隨機共振和暫態電流信號的三維故障選線方法，其特征在于，該方法包括 以下步驟： (1)當配電網零序電壓u。⑴大于0. 15倍的母線額定電壓仏時，同時電壓互感器TV未 發生斷線且消弧線圈未發生串聯諧振，記錄零序電流匕(0和故障相電流匕"(0，并計算暫 態零序電流匕0)和暫態故障相電流L⑴，其中，故障時刻為〇. 〇2s，匕(?)和&的的時間 長度為〇s~0. 04s，t為采樣點，η為線路編號，η= 1，2, 3, 4 ; ⑵分別對步驟⑴中的暫態零序電流'和暫態故障相電流進行變尺度雙穩 態處理，得到暫態特征零序電流⑴和暫態特征故障相電流U(0 ; ⑶計算各分支線路暫態特征零序電流?#)之間的互相關系數矩陣Μ和綜合相關系 數Μη，選擇Μη最小的線路1η，并令ln的極性參數ρ"為1，其他線路的ρ"為-1 ; (4) 對各分支線路的暫態特征相電流⑴進行7層dblO小波包分解，并計算簡化能 量和簡化重心頻率; (5) 以簡化重心頻率/；,為橫坐標，簡化能量￡1為縱坐標，極性參數值為豎坐標 構成三維坐標系，以特征點來表示線路的暫態特征ln，并計算特征點 和固定點（〇,丨，D之間的平方距離九，并判定九最小的線路為故障線路。2. 根據權利要求1所述的一種基于隨機共振和暫態電流信號的三維故障選線方法，其 特征在于，所述的步驟（1)具體為： (101) 判斷配電網零序電壓uQ(t)是否大于0.15倍的母線額定電壓UN，若uQ(t) > 0. 15UN，則執行步驟（102)，否則，返回步驟（101); (102) 判斷電壓互感器TV是否斷線，若斷線，則發出電壓互感器TV斷線警告，否則，執 行步驟（103); (103) 判斷消弧線圈是否發生串聯諧振，若發生串聯諧振，則調節消弧線圈消除串聯 諧振，否則，判定配電網發生故障，同時啟動采樣裝置，記錄各分支線路故障發生上一周期 到故障發生下一個周期之間的零序電流4"^)和故障相電流：& 00,并計算暫態零序電流 匕(?)和暫態故障相電流^·" (0; (104) 根據故障相電壓降低、非故障相電壓升高確定故障相，同時啟動采樣裝置，記錄 各分支線路故障發生上一周期到故障發生下一個周期之間的零序電流&(0和故障相電 流^：W，并計算暫態零序電流〔和暫態故障相電流& 00。3. 根據權利要求2所述的一種基于隨機共振和暫態電流信號的三維故障選線方法，其 特征在于，所述的暫態零序電流&(?)和暫態故障相電流^^(0的計算公式分別如下：其中，Q為每一個工頻周期的采樣點數。4. 根據權利要求1所述的一種基于隨機共振和暫態電流信號的三維故障選線方法，其 特征在于，所述的步驟（2)具體為： (201) 設定變尺度雙穩態中勢函數的參數a、b和4階龍格-庫塔方程的數值計算步長 hs，其中，a= -0· 7926，b= 0· 0072，hs=CR/fs，其中fs= 105Hz，為采樣頻率，CR= 2000 為 頻率壓縮比； 變尺度雙穩態表達式為：dx/dt= -dV(x)/dx+s(t) 式中：V(x)為勢函數，V(x) =-ax2/2+bx4/4;a和b為勢函數參數；s(t)代表暫態零序 電流t 或暫態故障相電流& (0; (202) 用暫態零序電流/_ (?)替換變尺度雙穩態表達式中的s(t)，經4階龍格-庫塔方 程求解得暫態特征零序電流t"(0,用暫態故障相電流&(0替換變尺度雙穩態表達式中 的s(t)，經4階龍格-庫塔方程求解得暫態特征故障相電流'（?)ε.5. 根據權利要求1所述的一種基于隨機共振和暫態電流信號的三維故障選線方法，其 特征在于，所述的步驟（3)具體為：計算各分支線路暫態特征零序電流之間的互相 關系數矩陣Μ，并計算綜合相關系數Μη，選擇Μη最小的線路1η，并令ln的極性參數ρ"為1， 其他線路的極性參數PnS-1，互相關系數矩陣Μ表達式為：式中：Pnj表不線路1η的^^⑴和線路1」的匕:;（0 ;n,j為線路編號，j= 1，2, 3, 4 ;綜 合相關系數1為： 6. 根據權利要求1所述的一種基于隨機共振和暫態電流信號的三維故障選線方法，其 特征在于，所述的步驟（4)具體為：對各分支線路的暫態特征故障相電流進行7層 dblO小波包分解，在剔除第一個頻帶后，計算其簡化能量和簡化重心頻率/=，其中，簡 化能量五計算如下：式中，frn(t)為線路1"的小波包分解后第r個頻段的小波包重構系數，r頻帶編 號，r= 2,. . .，128 ;k為重構系數樣本長度；Esn為各經小波包分解后各頻帶的總能 量； 簡化重心頻率如下：式中，fgn為暫態重心頻率；r為頻帶編號。
【專利摘要】本發明涉及一種基于隨機共振和暫態電流信號的三維故障選線方法，包括以下步驟：(1)在配電網發生故障后，記錄各分支線路故障的零序電流和故障相電流并計算暫態零序電流和暫態故障相電流(2)分別對暫態零序電流和暫態故障相電流進行變尺度雙穩態處理；(3)計算各分支線路暫態特征零序電流之間的互相關系數矩陣M和綜合相關系數Mn，選擇Mn最小的線路ln；(4)對各分支線路的暫態特征相電流進行7層db10小波包分解，并計算簡化能量和簡化重心頻率(5)以簡化重心頻率為橫坐標，簡化能量為縱坐標，極性參數值為豎坐標構成三維坐標系。與現有技術相比，本發明具有可靠性高、不易受外界干擾等優點。
【IPC分類】G01R31/08, G01R31/02
【公開號】CN105259471
【申請號】CN201510661962
【發明人】程啟明, 高杰, 張宇, 譚馮忍, 余德清
【申請人】上海電力學院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月14日