基于相关分析的故障选线方法.doc

基于相关分析的故障选线方法.doc基于相关分析的故障选线方法
摘要:本文提出了一种新型的故障选线方法:采用相关分析原理,根据单相接地后各条馈线相互之间的故障暂态波形的综合相关度分析,得到按照发生接地线路的最大可能性排列的故障选线序列。并结合变电站自动化系统提出了具体的实现方案, 理论及大量的EMTP仿真试验表明:此方法具有抗现场干扰能力强、适合各种中性点接地方式、实现简单、选线结果正确可靠等优点。
关键词:故障选线,相关分析,小电流接地系统,波形识别

准确的小电流接地选线方法,可以避免非故障线路不必要的开关操作,且保持供电的连续性。目前按照故障选线原理,可大体分为以下三类:比幅选线方法;比相选线方法;注入法。配电网拓扑结构的多变性,导致了任何一种比相、比幅选线方法都不能作到整体完全可靠和有效,而注入方法附加设备过多,成本较高,对于需停电实现的注入法选线,破坏了单相接地故障时的供电连续性。
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相关函数是时频描述随机信号统计特征的一个非常重要的数字特征,而确定性信号可以看作是平稳且具有遍历性的随机信号的特例,因而其基本概念和定义(平稳随机过程)同样也适合于确定信号作相关分析。从相关分析的理论来说有它内在的物理含义,设x(t)和y(t)是两个能量有限的实信号波形,为研究它们之间的差别,衡量它们在不同时刻的相似程度,引入(1)
式中α是常数。显然有一个最佳的值使得两波形在均方误差最小准则下获得最佳的逼近,即取δ2的时间平均值D衡量两者之间的相似性,有:
(2)
令=0,求得最佳的,并将其代入上式,得到最小的D值为:
(3)
其中:
(4)
显然,ρ越大,D越小,两个波形越相似。为此ρ定义为相关系数, 称之为相关函数。对于能量有限的确定信号,公式(4)中分母是一常数,起到归一化的作用,由许瓦兹(

相比于中性点不接地系统,中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地后,故障性征不明显,选线较困难。为此,本文以一中性点经消弧线圈接地系统为例, 应用 EMTP进行了大量的仿真,系统结构如图3示。其中线路参数为:正序阻抗Z1=(+ )
Ω/Km,正序容纳b1= /Km,零序阻抗Z0=(+)Ω/Km,零序容纳b0= /Km。接地方式为过补偿,%。.。
图3 小接地电流系统结构及参数
The Structure of a Distribution and its Parameters
仿真故障情况考虑因素:接地电阻、故障合闸角α(以A相电压为基准)、出线传输距离、故障点位置、故障相别、线路故障前运行状态(由额定负荷的百分比来表示)、负荷功率因数等,就各回出线及母线单相接地故障进行了大量的仿真测试。结果表明此选线方法在各种故障模式下都能可靠的给出选线结果,准确率为100%。表1中示出了仿真模式中较典型的选线结果。注:表中出线长度分别表示馈线编号为L1、L2、…L5的传输距离;选线序列采用馈线编号的下标表示,其中括号内为本馈线与其他馈线的综合相关系数。
表1单相接地故障选线结果
Table 1 The Results of Detection At Phase-to-Ground F