专利名称：一种选线定位方法
技术领域：
本发明涉及电网运行故障诊断技术领域，尤其涉及一种选线定位方法。
背景技术：
电カ系统常用的系统接地方式有多种中性点直接接地、中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻接地。在《电气安全名词术语》GB/T 4776 - 1984标准中，将上述四种中性点接地方式归纳为两类中性点有效接地系统(system with effectivelyearthed neutral):中性点直接接地或经ー低值电阻接地。此类系统也可称为大接地电流系统；中性点非有效接地系统(system with non-effectively earthed neutral):中性点不接地或经高值阻抗接地或经消弧线圈接地。此类系统也可称为小接地电流系统，大量文献亦称之小电流接地系统。在我国，对于IlOkv及以上电网，一般都采用大接地电流的接地方式。对于66kV及以下配电网及大型エ矿企业的供电系统，属于小接地电流系统，并以采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式居多。如上所述小接地电流系统的优点是单相接地电流较小，単相接地不形成短路回路，并可继续运行f2h。但是，电网长时间带接地故障运行极容易引发相继的电气故障，使健全相绝缘薄弱处发生对地击穿，造成两相接地故障。所以，当故障发生以后，应尽快确定故障线路并予以切除，并且，是选择性的切除。也就是说当电网的某一线路发生接地故障时，接地保护装置仅使开关切除或发出信号指示接地故障所在线路，保证非接地线路的正常供电。这样有利于非故障线路和设备继续运行，縮小停电范围，对保证电网安全、可靠运行和提高劳动生产率显然极为有利。这就要求我们快速有效地进行选线定位，及时准确地找到发生接地故障线路和准确位置。当前的主要选线方法稳态零序电流幅值及相位比较法不能排除CT不平衡电流及过渡电阻大小的影响；稳态谐波电流方向比较法由于5次谐波含量相对基波而言要小得多，数值很小，极易混入干扰成份，測量精度不易保证；五次谐波分量法由于系统本身可能存在谐波源，以及在负荷不对称，特别是当系统发生相间短路或三相短路吋，由于测量回路的元件饱和而产生大量的5次谐波，势必使得基于谐波分量比较法的判线判据失败，实际中应用5次谐波分量进行故障选线的装置效果很不理想；小波包模糊神经网络模型与算法对样本的选择有着严格的限制，选取样本时应考虑各种情况下的故障模式，在实际应用中受到了限制；Prony拟合方法，Prony算法可以提取信号的衰减特性和相位特性，因此如果能对故障时多条线路的故障瞬时电流进行采样和Prony拟合，然后再比较它们的相位和衰减特性，就可以找到故障线路，然而由于Prony算法本身的计算量比较大，需要复杂的高阶矩阵运算，致使这种分析方法不能得到有效的推广，同吋，由于算法对噪声的影响十分敏感，在干扰噪声背景下，该模型的严格求解是ー个高度非线性的最优化 问题，这也极大地限制了 Prony模型的应用；基于小波分析的方法，所有非故障线路零序电流突变的极性相同，故障线路零序电流突变的极性与非故障线路零序电流突变极性相反，据此可判断故障线路，有着采用的网络收敛速度快、具有极好的鲁棒性，不受负荷谐波源、故障点位置和过渡电阻的影响等优点，然而，该方法对样本的选择有着严格的限制，选取样本时应考虑各种情况下的故障模式，在实际应用中受到了限制；S注入法由于单相接地故障多为间歇性电弧接地，过渡电阻变化范围很大，当接地弧光电阻较大，处于区间2kQ~4ぬ吋，与分布电容产生的容抗相当，选线就很困难了，容易误判、漏判。当前的主要定位方法行波法，可靠性、抗干扰能力和适应性较差；信号注入法，在系统故障时向系统注入信号电流是信号注入法的基本原理，故障定位则是通过注入信号特征和路径的检测、跟踪来实现，是目前単相接地故障检测在中低压电网中ー种行之有效的方法，灵活性是信号注入法最大的优点，各种接线方式和结构的配电系统都适用。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够排除干扰、准确性高、适用范围广的选线定位方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是一种选线定位方法，包括以下步骤
a.采用Prony算法拟合得到故障数据；
b.结合傅里叶分解一小波分析法进行故障选线；
c.使用注入法进行故障定位，实现选线定位的需求。本发明采用Prony算法拟合得到故障数据充分利用了 Pixmy算法最突出的优点能够分析出信号中的模态阻尼因子，能对故障时多条线路的故障瞬时电流进行采样和Prony拟合，得到精确的故障数据；结合傅里叶分解一小波分析法进行故障选线是因为所有非故障线路零序电流突变的极性相同，故障线路零序电流突变的极性与非故障线路零序电流突变极性相反，据此可以准确地判断出故障线路；确定故障线路之后再使用注入法进行故障定位，通过注入信号特征和路径的检测、跟踪来实现故障定位，最终实现选线定位的需求。本发明充分利用Prony算法、傅里叶分解一小波分析法和注入法的各自优点，使本发明具有排除干扰、准确性高、适用范围广的特点，且有很大的推广价值。
下面结合附图对本发明做进ー步的说明
图I是基本小波的伸缩及參数O和&对分析范围的控制 图2是信号波形及FFT 图3是信号波形及DB 12小波分解 图4是对第4、6尺度进行对比 图5是对故障线路和非故障线路零序电流进行FFT 图6是对故障线路和非故障线路零序电流进行小波分解 图7是第7尺度进行模极大值比较 图8是信号注入法原理示意图。
具体实施例方式各种方案优缺点比较及优化方案的提出
I.各种方案优缺点比较总结如下
I)稳态零序电流幅值及相位比较法由于中性点接入了消弧线圈，特别一般工作在过补偿情况下，故障线路零序电流与非故障线路相比，已没有中性点不接地系统中幅值最大的的特征。并且，故障线路与非故障线路相位相同，超如系统零序电压90度。但该方法不能排除CT不平衡的影响，受线路长短、系统运行方式及过渡电阻大小的影响，且系统中可能存在某条线路的电容电流大于其它线路电容电流之和的情况，可见此法在理论上就是不完备的。对于中性点经消弧线圈接地系统，由于消弧线圈提供的电感电流补偿了电网对地的电容电流，使流过故障线路的零序电流大大减小，此时很难用零序电流保护原理来获得保护的选择性。由于种种缺点，零序电流比幅法目前已较少使用。后
来在此基础上提出了群体比幅比相法，其原理是先进行各条线路的ん比较，选出几个幅值
较大的作为候选线路，然后在此基础上进行相位比较，选出方向与其他不同的，即为故障线路。该方法在一定程度上解决了前两种方法存在的问题，但同样不能排除CT不平衡电流及过渡电阻大小的影响。
2 )稳态谐波电流方向比较法
測量数据显示，5次谐波为除基波外含量最大，一般为19T8%。由于5次谐波含量相对基波而言要小得多，数值很小，极易混入干扰成份，測量精度不易保证；以此原理构成的接地保护其零序电压动作值往往较高，灵敏度较低，在接地点存在一定过渡电阻值下将出现拒动现象。3)五次谐波分量法
由于系统本身可能存在谐波源，以及在负荷不对称，特别是当系统发生相间短路或三相短路吋，由于测量回路的元件饱和而产生大量的5次谐波，势必使得基于谐波分量比较法的判线判据失败。因此实际中应用5次谐波分量进行故障选线的装置效果很不理想。4) Prony 拟合方法
Prony算法可以提取信号的衰减特性和相位特性，因此如果能对故障时多条线路的故障瞬时电流进行采样和Prony拟合，然后再比较它们的相位和衰减特性，就可以找到故障线路。5)小波包模糊神经网络模型与算法
该方法有着采用的网络收敛速度快、具有极好的鲁棒性，不受负荷谐波源、故障点位置和过渡电阻的影响等优点。然而，该方法对样本的选择有着严格的限制，选取样本时应考虑各种情况下的故障模式，在实际应用中受到了限制。6)基于小波分析的暂态零序电流比较法
根据小波变换的模极大值理论可知，出现故障和噪声会导致信号奇异，而小波变换的模极大值点对应着采样信号的奇异点，由于噪声的模极大值随着尺度的増加而衰减，所以经过适当的尺度分解后，即可忽视噪声影响得到较理想的暂态短路信号。所有非故障线路零序电流突变的极性相同，故障线路零序电流突变的极性与非故障线路零序电流突变极性相反，据此可判断故障线路。7) S注入法
检测装置中的电流探測器必须具有很高的品质因数、很窄的通带宽度和很高的通带放大倍数，以隔离掉相邻次谐波，把有用信号检测出来，实现正确选线。通常选择位于エ频n次与n+1次谐波之间的某一特定电流信号作为注入信号。
由于单相接地故障多为间歇性电弧接地，过渡电阻变化范围很大。当接地弧光电阻较大，处于区间2ifレ4たQ时，与分布电容产生的容抗相当，选线就很困难了，容易误判、漏判。8)行波测距
行波法比阻抗法定位的精确度高，但可靠性、抗干扰能力和适应性较差。特别是由于配电网线路结构复杂，负荷分散[41]，行波在各段线路联接处、各个一次设备产生非常复杂的折射和反射，行波信号的识别受到了严重的影响。此外，行波信号的提取也会受到较大负载的影响。9)信号注入法
在系统故障时向系统注入信号电流是信号注入法的基本原理，故障定位和选线则是通过注入信号特征和路径的检测、跟踪来实现，是目前単相接地故障检测在中低压电网中一种行之有效的方法。灵活性是信号注入法最大的优点，各种接线方式和结构的配电系统都适用。2.优化方案的提出
综合比较各种方法的优缺点，可以看出改进的Prony算法在数据拟合方面可以很好地逼近真实值，基于小波分析的选线方式可以很好地得到所需频率的暂态信号随时间变化情况，而基于信号注入法的定位方法能够适应网络复杂性的需求，因此采用以下步骤
a.采用Prony算法拟合得到故障数据；
b.结合傅里叶分解一小波分析法进行故障选线；
c.使用注入法进行故障定位，实现选线定位的需求。采用Prony算法拟合得到故障数据
Prony算法无需解特征方程，无需估计样本自相关，仅通过线性方程组和多项式方程，便可求得信号的模态信息。与传统的算法相比，Prony算法最突出的优点是能分析出信号中的模态阻尼因子。由于Prony变换是利用阻尼谐波对信号进行分解，因此其运算量较大，也只有在计算机技术高度发展的今天，才能得以应用。算法对于噪声的影响十分敏感，在干扰噪声背景下，该模型的研究求解是ー个高度非线性的最优化问题，这也极大地限制了 Prony算法的实际应用。但随着研究的不断深入和技术的发展，Prony方法将得到越来越广泛的关注和应用。考察式
权利要求
1.一种选线定位方法，其特征在于包括以下步骤a.采用Prony算法拟合得到故障数据；b.结合傅里叶分解一小波分析法进行故障选线；c.使用注入法进行故障定位，实现选线定位的需求。
全文摘要
本发明公开了一种能够排除干扰、准确性高、适用范围广的选线定位方法。利用了Prony算法最突出的优点能够分析出信号中的模态阻尼因子，能对故障时多条线路的故障瞬时电流进行采样和Prony拟合，得到精确的故障数据；结合傅里叶分解—小波分析法进行故障选线是因为所有非故障线路零序电流突变的极性相同，故障线路零序电流突变的极性与非故障线路零序电流突变极性相反，据此可以准确地判断出故障线路；确定故障线路之后再使用注入法进行故障定位，通过注入信号特征和路径的检测、跟踪来实现故障定位。本发明具有排除干扰、准确性高、适用范围广的特点，且有很大的推广价值。
文档编号G01R31/08GK102654553SQ20121013800
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者张楠, 李冬雪, 李吉浩, 王修庞, 王肖剑, 赵晓 申请人:河南省电力公司南阳供电公司