一种利用行波固有频率和原子分解能量熵的故障选相法
【专利摘要】本发明涉及一种输电线路故障选相方法，尤其是涉及利用行波固有频率和原子分解能量熵的故障选相法。本发明利用原子分解算法处理三相电流，根据迭代产生的原子确定电流信号中的主导频率成分的频率值和能量熵值信息，结合三相电流的主导成分频率值与能量熵值特征，对多相故障与多相接地故障情况下的故障类型进行判别；针对单相故障，则根据不同基准相下解耦得到β模量来寻找故障相。该方法准确有效，能快速辨别所发生的故障类型。
【专利说明】—种利用行波固有频率和原子分解能量熵的故障选相法
【技术领域】
[0001]本发明属于电学领域，尤其是涉及一种利用行波固有频率和原子分解能量熵的故障选相法。
【背景技术】
[0002]目前，快速准确地在故障后辨识故障类型对维护电力系统安全稳定运用有重要意义，目前基于工频特征量的故障选相方法很难兼顾选相速度与选相稳定性两个方面，而基于暂态行波模值的故障选相法则易受外界干扰而失效。采用行波固有频率的选相方法有较快的选相速同时准确性较高，但准确识别行波固有频率成分仍存在问题。
【发明内容】
[0003]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
[0004]一种利用行波固有频率和原子分解能量熵的故障选相法，其特征在于，包括以下步骤:
[0005]步骤1、根据输电线路故障录波装置采集到的A、B、C三相故障电流，基于克拉克变换矩阵解耦，得到一个O模量和6个线模量，ΙαΑ、IaB、Iac、IeA、10B、Iec ;并将A、B、C三相故障电流进行滤波，然后采用原子分解算法处理滤波后的三相电流，得到三个相电流中的主导原子的频率值为fA、fB> fc及对应的能量熵值为Ea、Eb、Ec ；
[0006]步骤2、然后根据O模量和6个线模量，判断是接地故障或非接地故障，即:
[0007]判断结果:计算O模量能量，当其能量值大于正常运行时的值时判断故障类型为接地故障；否则为非接地故障，然后进行以下选择步骤的操作，继续判断接地故障情况下是多相接地故障的具体故障相或单相接地故障的具体故障相；或者非接地故障情况下是多相接地故障的具体故障相；
[0008]步骤3、进行以下的选择步骤判断:
[0009]若为接地故障，则需要判断接地故障情况下是多相接地故障的具体故障相或单相接地故障的具体故障相，具体是:
[0010]判断Al、比较三相电流中主导原子的频率值，当存在两相或三相电流中主导原子的频率值相等，且各原子能量熵值均满足设定阈值，确定故障类型为多相故障，满足条件的相别为故障相别，所述阈值范围设置在0.8-1 ；
[0011]判断A2、计算β模量下的三个电流模量的能量值，三个β模量中能量熵值最小的模量对应的为故障相；
[0012]若为非接地故障，则需要判断非接地故障情况多相接地故障的具体故障相，具体是:
[0013]判断B1、比较三相电流中主导原子的频率值，当存在两相或三相电流中主导原子的频率值相等，且各原子能量熵值均满足设定阈值，确定故障类型为多相故障，满足条件的相别为故障相别；所述阈值范围设置在0.8-1。[0014]在上述的一种利用行波固有频率和原子分解能量熵的故障选相法，所述步骤I中采用原子分解算法分析滤波后的电流信号的具体方法是:将电流信号分解为多个原子，得到的原子按照其原子分解能量熵值排列(原子分解能量熵值的范围为0-1)，能量熵值大的原子排序靠前，主导原子就是能量熵值最大的原子，即分解得到的第一个原子，A相电流中主导原子的能量熵值为Ea，其频率值为fA，B相电流中主导原子的能量熵值为Eb，其频率值为fB，C相电流中主导原子的能量熵值为E。，其频率值为f。。
[0015]因此，本发明具有如下优点:1、行波固有频率成分是一种稳定存在于故障相电流中的特征量，多相故障时在故障相电流中的主导地位尤其显著，基于行波固有频率的故障选相方法具有稳定性高、选相速度较快的特征；2、原子分解算法具有很强的时频分辨能力，本发明由原子分解法识别故障相电流中主导成分的特征，效果准确可靠，能有效用于固有频率成分的辨识。
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0017]实施例:
[0018]一、首先介绍一下本发明的理论方法，
[0019](I).主要包括以下步骤:
[0020]步骤1、根据输电线路故障录波装置采集到的A、B、C三相故障电流，基于克拉克变换矩阵解耦，得到一个O模量和6个线模量，ΙαΑ、ΙαΒ、ΙαρΙ0Α、Ι0Β、Ι0。；并将A、B、C三相故障电流进行滤波(在本实施例中，采用常见的加凯瑟窗的FIR冲击响应高通滤波器，设置滤波器的截止频率为200Hz，滤除工频分量)，然后采用原子分解算法处理滤波后的三相电流，得到三个相电流中的主导原子的频率值为fA、fB、fc及对应的能量熵值为Ea、Eb、Ec ；
[0021]步骤2、然后根据O模量和6个线模量，判断是接地故障或非接地故障，即:
[0022]判断结果:计算O模量能量，当其能量值远大于正常运行时的值时判断故障类型为接地故障；否则为非接地故障，然后进行以下选择步骤的操作，继续判断接地故障情况下是多相接地故障的具体故障相或单相接地故障的具体故障相；或者非接地故障情况下是多相接地故障的具体故障相；
[0023]步骤3、进行以下的选择步骤判断:
[0024]若为接地故障，则需要判断接地故障情况下是多相接地故障的具体故障相或单相接地故障的具体故障相，具体是:
[0025]判断Al、比较三相电流中主导原子的频率值，当存在两相或三相电流中主导原子的频率值相等，且各原子能量熵值均满足设定阈值，确定故障类型为多相故障，满足条件的相别为故障相别，阈值设置为0.8 ；
[0026]判断A2、计算β模量下的三个电流模量的能量值，三个β模量中能量熵值最小的模量对应的为故障相；
[0027]若为非接地故障，则需要判断非接地故障情况多相接地故障的具体故障相，具体是:
[0028]判断B1、比较三相电流中主导原子的频率值，当存在两相或三相电流中主导原子的频率值相等，且各原子能量熵值均满足设定阈值，确定故障类型为多相故障，满足条件的相别为故障相别；阈值设置为0.8。
[0029](2).步骤3的操作步骤，具体的情形表现如下所述:
[0030]在当发生两相接地、两相短路或三相短路时，行波固有频率成分稳定存在于各故障相电流中，非故障相电流基本不存在固有频率成分，滤波处理后，故障相中的固有频率成分在整个信号中占很大比例，采用原子分解算法很容易辨识。
[0031]当发生单相接地故障时，故障相与非故障相中的固有频率成分的能量都很弱，此时，根据故障边界条件知，以故障相为基准解耦后得到的β模电流为零，由此判别故障相。
[0032]当发生三相故障时，因故障为对称故障，三相电流中均存在稳定的固有频率成分，此时fA=fB=fc，Ea、Eb、Ec均大于设定阈值0.8。
[0033]当故障类型为AC相间故障或AC接地故障时，固有频率存在与A、C两相之间，此时满足fA=f。，Ea、Ec均大于设定阈值0.8。
[0034]当故障类型为BC相间故障或BC接地故障时，固有频率存在与B、C两相之间，此时满足fB=f。，Eb、Ec均大于设定阈值0.8。
[0035]当故障类型为AB相间故障或AB接地故障时，固有频率存在与A、B两相之间,此时满足fA=fB，Eb、Ec均大于设定阈值0.8。
[0036]当发生A相接地 故障时，由故障相A相产生的行波电流在B、C两相上的耦合电流是相同的，有IB=I。，以A相为基准相，采用克拉克解耦后得到的模量为Jci=IPIb，及
【权利要求】
1.一种利用行波固有频率和原子分解能量熵的故障选相法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、根据输电线路故障录波装置采集到的A、B、c三相故障电流，基于克拉克变换矩阵解耦，得到一个O模量和6个线模量，IaA、IaB、IaC、IeA、10B、Iec ;并将A、B、C三相故障电流进行滤波，然后采用原子分解算法处理滤波后的三相电流，得到三个相电流中的主导原子的频率值为fA、fB、fc及对应的能量熵值为Ea、Eb、Ec ； 步骤2、然后根据O模量和6个线模量，判断是接地故障或非接地故障，即: 判断结果:计算O模量能量，当其能量值大于正常运行时的值时判断故障类型为接地故障；否则为非接地故障，然后进行以下选择步骤的操作，继续判断接地故障情况下是多相接地故障的具体故障相或单相接地故障的具体故障相；或者非接地故障情况下是多相接地故障的具体故障相； 步骤3、进行以下的选择步骤判断: 若为接地故障，则需要判断接地故障情况下是多相接地故障的具体故障相或单相接地故障的具体故障相，具体是: 判断Al、比较三相电流中主导原子的频率值，当存在两相或三相电流中主导原子的频率值相等，且各原子能量熵值均满足设定阈值，确定故障类型为多相故障，满足条件的相别为故障相别，所述阈值范围设置在0.8-1 ； 判断A2、计算β模量下的三个电流模量的能量值，三个β模量中能量熵值最小的模量对应的为故障相； 若为非接地故障，则需要判断非接地故障情况多相接地故障的具体故障相，具体是:判断B1、比较三相电流中主导原子的频率值，当存在两相或三相电流中主导原子的频率值相等，且各原子能量熵值均满足设定阈值，确定故障类型为多相故障，满足条件的相别为故障相别；所述阈值范围设置在0.8-1。
2.根据权利要求1所述的一种利用行波固有频率和原子分解能量熵的故障选相法，其特征在于，所述步骤I中采用原子分解算法分析滤波后的电流信号的具体方法是:将电流信号分解为多个原子，得到的原子按照其原子分解能量熵值排列，能量熵值大的原子排序靠前，主导原子就是能量熵值最大的原子，即分解得到的第一个原子，A相电流中主导原子的能量熵值为Ea，其频率值为fA，B相电流中主导原子的能量熵值为Eb，其频率值为fB，C相电流中主导原子的能量熵值为E。，其频率值为f。。
【文档编号】G01R31/08GK104035002SQ201410153224
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】龚庆武, 徐高, 关钦月, 李伟, 冯瑞发 申请人:武汉大学