一种基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法技术

本发明专利技术提供了一种基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法，该方法通过时空转换实现信息挖掘来拓展观测多通道，提供充足的故障特征信息；利用盲源分离获取并放大故障信号特征，消除各分量间因反向引起的抵偿效应；并提出了归一化能量因子作为选线判据，避免了噪声干扰影响，提升了选线的可靠性和鲁棒性。经大量仿真及现场数据验证，该方法准确可靠，抗干扰能力强，且适用于多级母线、多型馈线的复杂故障状态下接地系统的故障选线。杂故障状态下接地系统的故障选线。杂故障状态下接地系统的故障选线。

【技术实现步骤摘要】
一种基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法


[0001]本专利技术涉及小电流接地故障选线
，具体而言，涉及一种基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法。

技术介绍

[0002]我国配电网中性点广泛采用不接地与经消弧线圈接地这两种非有效接地方式，称为小电流接地方式。谐振接地系统是指采用经消弧线圈接地的中性点接地系统。由于接地故障电流微弱以及故障点电弧不稳定等原因，受消弧线圈的影响，传统的选线方法不适用于谐振接地系统。
[0003]现有选线方法主要分为注入信号法和故障信号法两大类。注入信号法是通过向系统注入高频电流信号并检测各线路是否含有特定频率信号实现故障选线。该方法需装设电源和信号探测装置，当接地过渡阻抗比较大时，易因线路分布电容干扰过大而失效。故障信号法又分为稳态法和暂态法。因稳态信号微弱，导致稳态法的应用效果不理想。故障暂态信号包含信息丰富，故障特征明显，利用暂态信号的方法因而受到青睐。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法解决了现有缺乏一种避免噪声干扰的高精度的小电流接地故障选线方法的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法，包括以下步骤：
[0006]S1、根据小电流接地系统中的观测信号，计算观测信号的能量比；
[0007]S2、判断能量比是否大于等于能量比阈值，若是，则跳转至步骤S3，若否，则跳转至步骤S1；
[0008]S3、基于维度空间理论，将观测信号构建为虚拟多通道信号矩阵；
[0009]S4、对虚拟多通道信号矩阵进行盲源分离，构建源信号估计矩阵；
[0010]S5、根据源信号估计矩阵，计算每条线路的能量因子，并归一化处理，得到归一化能量因子；
[0011]S6、最大归一化能量因子对应的线路为故障线路。
[0012]进一步地，所述S1中计算观测信号的能量比的公式为：
[0013][0014]其中，P
NR
为观测信号的能量比，T为时窗总长度，T0为时窗的起点，x(t)为第t时刻的观测信号。
[0015]进一步地，所述S4中构建源信号估计矩阵的公式为：
[0016][0017]其中，为源信号估计矩阵，X
L
×
N
为虚拟多通道信号矩阵，为盲源分离权重矩阵，k
i
为源信号的数目，N为观测信号的长度，L为虚拟通道数目。
[0018]进一步地，所述S5包括以下分步骤：
[0019]S51、计算源信号估计矩阵的绝对值包络线；
[0020]S52、根据绝对值包络线，计算每条线路的能量因子；
[0021]S53、根据每条线路的能量因子，计算归一化能量因子。
[0022]进一步地，所述S51中计算源信号估计矩阵的绝对值包络线的公式为：
[0023][0024]其中，y
i，max
为第i条绝对值包络线，max为取序列的最大值，为源信号估计矩阵，k
i
为源信号的数目，N为观测信号的长度，||为对源信号估计矩阵中的每一个元素求绝对值，max为将源信号估计矩阵中每列元素的绝对值最大值赋值给y
i，max
的对应列。
[0025]进一步地，所述S52中每条线路的能量因子的公式为：
[0026][0027]其中，为第f条线路的能量因子，y
j
为源信号估计矩阵中第j行元素，k
i
为源信号的数目，y
i，max
为第i条绝对值包络线。
[0028]进一步地，所述S53中计算归一化能量因子的公式为：
[0029][0030]其中，η
i
为第f条线路的归一化能量因子，为第f条线路的能量因子，K为选取的线路数量。
[0031]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本专利技术提出了一种利用故障暂态特征信息的选线方法。该方法通过时空转换实现信息挖掘来拓展观测多通道，提供充足的故障特征信息；利用盲源分离获取并放大故障信号特征，消除各分量间因反向引起的抵偿效应；并提出了归一化能量因子作为选线判据，避免了噪声干扰影响，提升了选线的可靠性和鲁棒性。经大量仿真及现场数据验证，该方法准确可靠，抗干扰能力强，且适用于多级母线、多型馈线的复杂故障状态下接地系统的故障选线。
附图说明
[0032]图1为一种基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法的流程图；
[0033]图2为单相接地故障暂态等值回路的电路图；
[0034]图3为欠定盲源分离的数学模型的示意图；
[0035]图4为单位源信号经分解的估计信号波形图；
[0036]图5为单母线系统接线图；
[0037]图6为接地电流的分解波形图；
[0038]图7为级联母线系统接线图；
[0039]图8为时接地电流的分解波形图；
[0040]图9为时接地电流的分解波形图；
[0041]图10为时接地电流的分解波形图；
[0042]图11为不同合闸初相角对选线结果的影响的示意图；
[0043]图12为不同接地过渡电阻对选线结果的影响的示意图；
[0044]图13为不同噪声干扰强度对选线结果的影响的示意图；
[0045]图14为现场记录的线路零序电流波形图。
具体实施方式
[0046]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0047]如图1所示，一种基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法，包括以下步骤：
[0048]S1、根据小电流接地系统中的观测信号，计算观测信号的能量比；
[0049]所述S1中计算观测信号的能量比的公式为：
[0050][0051]其中，P
NR
为观测信号的能量比，T为时窗总长度，T0为时窗的起点，x(t)为第t时刻的观测信号。
[0052]S2、判断能量比是否大于等于能量比阈值，若是，则跳转至步骤S3，若否，则跳转至步骤S1；
[0053]S3、基于维度空间理论，将观测信号构建为虚拟多通道信号矩阵；
[0054]观测信号原本为一维矩阵X1×
N
＝(x1，x2，...，x
N
)，运用维度空间理论构建虚拟多通道信号矩阵X
L
×
N
。
[0055]S4、对虚拟多通道信号矩阵进行盲源分离，构建源信号估计矩阵；
[0056]所述S4中构建源信号估计矩阵的公式为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据小电流接地系统中的观测信号，计算观测信号的能量比；S2、判断能量比是否大于等于能量比阈值，若是，则跳转至步骤S3，若否，则跳转至步骤S1；S3、基于维度空间理论，将观测信号构建为虚拟多通道信号矩阵；S4、对虚拟多通道信号矩阵进行盲源分离，构建源信号估计矩阵；S5、根据源信号估计矩阵，计算每条线路的能量因子，并归一化处理，得到归一化能量因子；S6、最大归一化能量因子对应的线路为故障线路。2.根据权利要求1所述的基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法，其特征在于，所述S1中计算观测信号的能量比的公式为：其中，P
NR
为观测信号的能量比，T为时窗总长度，T0为时窗的起点，x(t)为第t时刻的观测信号。3.根据权利要求1所述的基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法，其特征在于，所述S4中构建源信号估计矩阵的公式为：其中，为源信号估计矩阵，X
L
×
N
为虚拟多通道信号矩阵，为盲源分离权重矩阵，k
i
为源信号的数目，N为观测信号的长度，L为虚拟通道数目。4.根据权利要求1所述的基于归一化能量测度的小电流接地故障选线方法，其特征在于，所述S5包括以下分步骤：S51、计算源...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏远洋，刘治理，刘源，陈平，
申请(专利权)人：雅砻江流域水电开发有限公司，
类型：发明
国别省市：