基于5G通信及D-S证据理论的配电网故障融合辨识方法技术

本发明专利技术基于故障相电压幅值、相电流暂态变化量及零序电流在配电网中故障线路与健全线路上的差异，提出了一种基于5G通信及D

【技术实现步骤摘要】
基于5G通信及D
‑
S证据理论的配电网故障融合辨识方法


[0001]本专利技术涉及配电网故障判别领域，具体涉及一种基于5G通信及D
‑
S证据理论的配电网故障融合辨识方法。

技术介绍

[0002]我国中低压配电网大多为中性点不接地系统或小电流接地系统。在配电网中，发生的故障多数为单相接地故障，比例达到70％以上。发生单相接地故障后，由于不存在明显的接地通路因此接地电流较小，因此系统可以带故障继续运行数个小时，此时剩余两健全相电压将抬升至原来的1.732倍进而对线路及电力设备绝缘产生威胁。在此期间，为尽量减少剩余线路过电压产生的危害并防止故障影响扩大，应尽快对故障进行定位。而现今配电网中故障辨识大多仍依靠人工巡线，随着配电网分支数的增多、线路长度的增长，人工巡线方法不仅耗费大量资源而且十分浪费时间，对供电可靠性带来极大影响。
[0003]现今已有众多专家、学者针对配电网中故障辨识方法展开了研究并提出了一系列解决方案。有专家提出通过测量线路两端故障电流的相角变化量进行故障辨识，该方法无需安装方向元件和互感器；另外有专家提出通过获取故障电压及故障电流来计算测量阻抗从而实现故障辨识。然而上述方法受系统运行方式影响较为严重，在配电网拓扑结构发展日渐复杂的背景下，上述方法已经不再适用。
[0004]针对上述问题，有专家根据在三相线路不换位的前提下，通过构造传递函数实现配电网故障辨识，然而该方案中的传递函数受线路影响不具备实用性；有专家通过对配电网注入行波信号来进行故障辨识，然而该方法对于高阻接地故障的检测效果不好；有专家提出利用相电流的高频带特征辨识配电网中的故障，然而该方法的可靠性不足。综上，现今配电网中的故障辨识方法存在下述两类问题：1)故障辨识的精度受故障类型及系统运行方式的影响较为严重，不具备实用性；2)使用单一判据对配电网进行故障辨识可靠性较低，存在发生故障时误动及拒动的风险。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，基于相电压幅值、相电流暂态变化量及零序电流在配电网中故障线路与健全线路上的差异，提出一种基于5G通信的融合判据，可应用于配电网故障辨识领域。
[0006]为达成上述目的，本申请采用的技术方法如下：
[0007]一方面本申请提出了一种基于5G通信及D
‑
S证据理论的配电网故障融合辨识方法，包括如下步骤：
[0008]馈线终端采集线路相电压并通过5G通信传输至区域配电网调控中心；
[0009]馈线终端识别故障并动作后记录故障前、后预设时间窗内的线路相电流、零序电流及零序电压，并通过5G通信传输至区域配电网调控中心；
[0010]所述区域配电网调控中心根据线路相电压构造相电压幅值判据，并判断动作结
果；
[0011]所述区域配电网调控中心根据线路相电流构造相电流暂态量判据，并判断动作结果；
[0012]所述区域配电网调控中心根据线路零序电流及零序电压构造零序电流突变量判据，并判断动作结果；
[0013]通过D
‑
S证据理论将所述相电压幅值判据、相电流暂态量判据及零序电流突变量判据三个子判据及其动作结果融合，得到最终的融合判断结果。
[0014]优选的方案中，所述根据线路相电压构造相电压幅值判据为：
[0015][0016]式中为馈线终端安装处相电压，U
set
为电压整定值；
[0017]当式(1)满足时，判定为动作，否则判断为不动作。
[0018]优选的方案中，所述根据线路相电流构造相电流暂态量判据包括：
[0019]利用小波包变换对相电流进行三层时域频域分析；
[0020]选择分解后次低频小波包频带作为特征频带，利用特征频带的小波包系数重构相电流计算模极大值；
[0021]根据所述模极大值的极性进行故障辨识。
[0022]优选的方案中，所述利用小波包变换对相电流进行三层时域频域分析，具体为：
[0023][0024]式中：j为分解层数，j＝1、2、3；n为目前分解层数下当前的频带编号(0≤n≤2
j
‑
1)，k为分解系数的结果点集，t为数据点集的在时间序列t，h(k
‑
2t)为在小波分解系数点集中第(k
‑
2t)个点下的meyer小波基低通滤波器的数值，g(k
‑
2t+1)为在小波分解系数点集中第(k
‑
2t)个点下的meyer小波基高通滤波器的数值，为第j层分解层数下频带n下的小波包分解系数点集中的第k个点，为第j层分解层数下频带n下的小波包分解系数点集中的第k+1个点，和为由及所推导获得的下一级小波包分解系数；
[0025]所述利用特征频带的小波包系数重构相电流，重构公式如下：
[0026][0027]式中，M矩阵为确定的meyer小波基矩阵，为次低频频带小波包的小波系数；
[0028]根据所述模极大值的极性进行故障辨识包括：
[0029]若配电网中某主线路与下级线路馈线终端安装位置的模极大值极性相反，则初步可以认为该条线路出现故障；进一步以该条线路的主线路馈线终端上的重构相电流模极大值极性为参考依据，依次与下级线路的重构电流模极大值进行对比，直到第一次出现模极大值极性相反的线路为止，认为对比终止时的线路即为故障线路；若所有主线路的重构电流模极大值的极性相同，则判断结果为母线故障；如果辨识出线路故障或者母线故障，则认
为所述相电流暂态量判据动作，否则判定为相电流暂态量判据不动作。
[0030]优选的方案中，所述区域配电网调控中心根据线路零序电流及零序电压构造零序电流突变量判据，包括：
[0031]将零序电流折算至统一电压下；
[0032]基于折算后的零序电流计算零序电流突变量；
[0033]基于所述零序电流突变量与突变量整定门槛的比较进行故障辨识。
[0034]优选的方案中，所述零序电流突变量计算公式为：
[0035]|ΔI
n
|＝|I
n2
(U
01
+U
02
)/U
02
‑
I
n1
|，n＝1,2,...,N
ꢀꢀꢀ
(4)
[0036]其中，n为配电网中的分支线路的标号，N为配电网中所有分支路的总数，|ΔI
n
|为n号线路的零序电流突变量，I
n1
、U
01
为n号线路故障前R个周波的零序电流及零序电压有效值，R为正整数，I
n2
、U
02
为n号线路故障后的零序电流及零序电压有效值；
[0037]I
n2
(U
01
+U
02
)/U
02
为I
n2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G通信及D
‑
S证据理论的配电网故障融合辨识方法，其特征在于，包括：馈线终端采集线路相电压并通过5G通信传输至区域配电网调控中心；馈线终端识别故障并动作后记录故障前、后预设时间窗内的线路相电流、零序电流及零序电压，并通过5G通信传输至区域配电网调控中心；所述区域配电网调控中心根据线路相电压构造相电压幅值判据，并判断动作结果；所述区域配电网调控中心根据线路相电流构造相电流暂态量判据，并判断动作结果；所述区域配电网调控中心根据线路零序电流及零序电压构造零序电流突变量判据，并判断动作结果；通过D
‑
S证据理论将所述相电压幅值判据、相电流暂态量判据及零序电流突变量判据三个子判据及其动作结果融合，得到最终的融合判断结果。2.根据权利要求1所述的基于5G通信及D
‑
S证据理论的配电网故障融合辨识方法，其特征在于，所述根据线路相电压构造相电压幅值判据为：式中为馈线终端安装处相电压，U
set
为电压整定值；当式(1)满足时，判定为动作，否则判断为不动作。3.根据权利要求1所述的基于5G通信及D
‑
S证据理论的配电网故障融合辨识方法，其特征在于，所述根据线路相电流构造相电流暂态量判据包括：利用小波包变换对相电流进行三层时域频域分析；选择次低频小波包频带作为特征频带，利用特征频带的小波包系数重构相电流计算模极大值；根据所述模极大值的极性进行故障辨识。4.根据权利要求3所述的基于5G通信及D
‑
S证据理论的配电网故障融合辨识方法，其特征在于，所述利用小波包变换对相电流进行三层时域频域分析，具体为：式中：j为分解层数，j＝1、2、3；n为目前分解层数下当前的频带编号(0≤n≤2
j
‑
1)，k为分解系数的结果点集，t为数据点集的在时间序列t，h(k
‑
2t)为在小波分解系数点集中第(k
‑
2t)个点下的meyer小波基低通滤波器的数值，g(k
‑
2t+1)为在小波分解系数点集中第(k
‑
2t)个点下的meyer小波基高通滤波器的数值，为第j层分解层数下频带n下的小波包分解系数点集中的第k个点，为第j层分解层数下频带n下的小波包分解系数点集中的第k+1个点，和为由及所推导获得的下一级小波包分解系数；所述利用特征频带的小波包系数重构相电流，重构公式如下：式中，M矩阵为确定的meyer小波基矩阵，为次低频频带小波包的
小波系数；根据所述模极大值的极性进行故障辨识包括：若配电网中某主线路与下级线路馈线终端安装位置的模极大值极性相反，则初步可以认为该条线路出现故障；进一步以该条线路的主线路馈线终端上的重构相电流模极大值极性为参考依据，依次与下级线路的重构电流模极大值进行对比，直到第一次出现模极大值极性相反的线路为止，认为对比终止时的线路即为故障线路；若所有主线路的重构电流模极大值的极性相同，则判断结果为母线故障；如果辨识出线路故障或者母线故障，则认为所述相电流暂态量判据动作，否则判定为相电流暂态量判据不动作。5.根据权利要求1所述的基于5G通信及D
‑
S证据理论的配电网故障融合辨识方法，其特征在于，所述区域配电网调控中心根据线路零序电流及零序电压构造零序电流突变量判据，包括：将零序电流折算至统一电压下；基于折算后的零序电流计算零序电流突变量；基于所述零序电流突变量与突变量整定门槛的比较进行故障辨识。6.根据权利要求5所述的基于5G通信及D
‑
S证据理论的配电网故障融合辨识方法，其特征在于，所述零序电流突变量计算公式为：|ΔI
n
|＝|I
n2
(U
01
+U
02
)/U
02
‑
I
n1
|，n＝1,2,...,N
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，n为配电网中的分支线路的标号，N为配电网中所有分支路的总数，|ΔI...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜炤鑫，金震，邹晓峰，徐舒，涂崎，王彦国，沈冰，宋志伟，曾平，侯炜，冯倩，朱中华，徐光福，陈俊，熊慕文，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：