【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力電纜故障檢測，具體涉及一種配電網高阻電弧故障檢測方法。
技術介紹
1、高阻電弧故障是一種常見的配電網故障形式，約占中壓配網故障的5％～20％，對于阻抗非常高的一些接地材料，如土壤、沙子、瀝青、混凝土、水泥與樹枝等，接地電流幅值僅有數安培，大部分伴有電弧產生，傳統保護無法保證可靠性，ieee繼電保護委員會報告稱目前1kω以上高阻故障檢測成功率仍不足20％，如果不能及時檢測出故障饋線，可能導致大規模停電或森林火災，且存在人身觸電的風險；例如：在2016年6月，我國某大城市電纜溝爆燃，引發兩座變電站燒毀，導致近9萬用戶的停電，同時，造成三星半導體工廠損失約10％，近百億韓元；2020年3月，四川省西昌市發生森林火災，19名消防員遇難，直接原因為線路接地故障；澳大利亞、美國和巴西發生的嚴重火災中多數被證實為由高阻故障引起。此外，據統計，我國每年觸電死亡超8千人，其中10％是由配電網高阻電弧故障引發的線路墜線所導致的，例如，2016年4月某省10kv導線墜地造成3名路人觸電死亡。
2、由于高阻電弧故障的特征非常微弱，現有保護裝置無法動作，引發了比較嚴重的財產損失和人員傷亡，因此，研究高阻電弧故障檢測技術，具有重要意義。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的是提供一種配電網高阻電弧故障檢測方法，能夠應對高阻電弧故障的多樣性，并快速、準確地檢測出高阻電弧故障。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案予以實現：
4、步驟1、對配電網小電阻接地系統中各饋線的零序電流進行采樣，使用多元變分模態分解算法對各饋線的零序電流進行分解，對分解后的各模態分別進行傅里葉變換，求取對應的頻率，選取頻率為45hz～65hz頻帶范圍內的模態為故障特征模態xl；
5、步驟2、利用各饋線的故障特征模態計算波形相似矩陣d，再利用波形相似矩陣d計算各饋線的波形相似系數ρl，當波形相似系數小于閾值β時，判定為數值最小的波形相似系數所對應的饋線為故障饋線，否則，判定為母線故障；
6、步驟3、計算電荷量ql，表示為：
7、ql＝∫xldt
8、式中，t表示時間，xl表示饋線l的故障特征模態；
9、將故障特征模態xl與時間t的乘積的累積作為電荷量ql，當電荷量最大幅值大于其余電荷量幅值之和時，判定電荷量最大幅值對應的饋線為故障饋線，否則，判定為母線故障；
10、步驟4、計算電流變化率vl，表示為：
11、
12、式中，t表示時間，xl表示饋線l的故障特征模態；
13、將故障特征模態xl對時間t的導數的累積作為電流變化率vl，當電流變化率最大幅值大于其余電流變化率幅值之和時，判定電流變化率最大幅值對應的饋線為故障饋線，否則，判定為母線故障；
14、步驟5、當步驟2～步驟4的判定結果一致時，直接獲得最終的故障饋線；否則，采用投票方式，依據少數服從多數原則，得出最終故障饋線；若仍無法判定出故障饋線，則返回步驟1～步驟5。
15、進一步地，所述步驟1的具體過程為：
16、步驟1.1、對小電阻接地系統中各饋線l進行編號，表示為：
17、l＝1,2,…,n
18、式中，n為小電阻接地系統中饋線的總數目，n>3；
19、步驟1.2、采集數據窗內各饋線零序電流zscl，其中，數據窗長度為故障前0.04s到故障后0.05s；
20、步驟1.3、使用多元變分模態分解算法對各饋線的零序電流zscl進行分解，對分解后的模態進行傅里葉變換，求取對應的頻率，選取頻率為45hz～65hz頻帶范圍內的模態為故障特征模態xl。
21、進一步地，所述步驟2的具體過程為：
22、步驟2.1、定義＝1,2,…,n，且與l具有相同的取值范圍，用ρl表示饋線l的故障特征模態xl與饋線h的故障特征模態xh的余弦相似度，計算波形相似矩陣d，表示為：
23、
24、步驟2.2、計算各饋線的波形相似系數ρl，表示為：
25、
26、步驟2.3、設定波形相似系數的閾值β，當計算出的波形相似系數小于β時，判定為數值最小的波形相似系數所對應的饋線為故障饋線，否則，判定為母線故障。
27、進一步地，所述步驟2.1中饋線l的故障特征模態xl與饋線h的故障特征模態xh的余弦相似度ρl表示為：
28、
29、式中，u是xl和xh的采樣點。
30、進一步地，所述步驟2.3中閾值β設為0.8。
31、本專利技術與現有技術相比，具有如下技術效果：
32、1)、本專利技術能夠應對小電阻接地系統高阻電弧故障的多樣性，并快速、準確地檢測出高阻電弧故障，從而便于保護裝置及時采取動作，減少了因高阻電弧故障引發的安全事故。
33、2)、填補市場空白：雖然高壓輸電線路的繼電保護問題已得到妥善解決，但對于配電網的故障處置一直沒有很好的解決方法，國內外市場對于該項技術有著巨大的需求。，因此，本專利技術開發110kv變電站小電阻接地系統高阻電弧故障檢測方法，可填補國內市場的空白；同時，可逐步擺脫其他國家的技術支配，提高國內中低壓配電網故障診斷行業的發展與進步。
34、3)、提升用電獲得感：本專利技術在國內進一步推廣后，可大大減少故障排查時間與故障停運次數，節省了大量的人力資源，預估計近3年故障排查時間累計減少400小時；對于用戶來說，故障停電時間大幅縮短，提升了用戶用電獲得感。
35、4)提高企業科技創新能力：項目研發期間，可與企業簽訂《小電阻接地系統高阻電弧故障檢測新方法》專利開發許可，研制出高阻電弧故障檢測裝置，項目組與企業進行產、學、研合作，提高了企業的科創能力。
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1.一種配電網高阻電弧故障檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的配電網高阻電弧故障檢測方法，其特征在于，所述步驟1的具體過程為：
3.根據權利要求1所述的配電網高阻電弧故障檢測方法，其特征在于，所述步驟2的具體過程為：
4.根據權利要求3所述的配電網高阻電弧故障檢測方法，其特征在于，所述步驟2.1中饋線l的故障特征模態xl與饋線h的故障特征模態xh的余弦相似度ρl表示為：
5.根據權利要求3所述的配電網高阻電弧故障檢測方法，其特征在于，所述步驟2.3中閾值β設為0.8。
【技術特征摘要】
1.一種配電網高阻電弧故障檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的配電網高阻電弧故障檢測方法，其特征在于，所述步驟1的具體過程為：
3.根據權利要求1所述的配電網高阻電弧故障檢測方法，其特征在于，所述步驟2的具體過程為：
...【專利技術屬性】
技術研發人員：劉偉博，張康睿，陳亮良，康乾坤，高瞻，張景涵，曹景，裴磊，楊仲謀，李濤，陳超，鄭乾，王峰，魏建斌，
申請(專利權)人：國網陜西省電力有限公司寶雞供電公司，
類型：發明
國別省市：
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