基于變異系數與高階累積量的小電流接地故障選線
發(fā)布時間：2021-10-11 12:05
針對現有諧振接地系統(tǒng)的暫態(tài)量選線法準確性不高的問題,提出一種基于變異系數與高階累積量的小電流接地故障選線。首先利用變異系數求解零序電流故障分量的初始極性,判斷其是線路故障或是母線故障。若為線路故障,則利用變分模態(tài)分解對各出線零序電流進行分解,提取出零序電流的直流分量和工頻交流分量。最后結合直流分量的高階累積量和工頻交流分量的初始極性構造判據,最終實現雙重極性選線。仿真結果表明,該方法不受故障合閘角、過渡電阻的影響。
【文章來源】：電力系統(tǒng)保護與控制. 2020,48(13)北大核心CSCD
【文章頁數】：11 頁
【部分圖文】：
故障選線流程
響，提高分析和辨識精度，較傳統(tǒng)功率譜或相關函數方法具有更好的抗噪能力，在電力系統(tǒng)領域[20-21]已經成功應用。為了更好地反映衰減直流分量的非線性特征，提出一種基于變異系數和高階累積量的小電流故障選線方法，通過高階累積量反映各線路衰減直流分量的非線性特征，初步判斷出故障線路，并利用變異系數反映各線路零序電流和工頻交流分量的初始集中趨勢，判斷各線路的初始極性，最終利用高階累積量和變異系數實現雙重極性選線。1接地故障暫態(tài)分析中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的等效電路如圖1所示，0R、0L分別為零序回路中的等效電阻和電感，LR、L分別為消弧線圈的有功損耗電阻和電感，0u為等效零序電源電壓，C為系統(tǒng)對地電容總和。圖1暫態(tài)電流等效電路Fig.1Transientcurrentequivalentcircuit根據不同的回路，可得下列微分方程：c0c0c0d1dsin()dtmiRiLitUttC(1)LLLdsin()dmiUtriLt(2)式中：表示故障合閘角；ci、Li分別為暫態(tài)電容電流和電感電流，聯立式(1)和式(2)可得暫態(tài)接地電流為LdcLCMLMfCMfLM()cos()(sinsincoscos)ecosettiiiIItIttI(3)式中：表示自由震蕩的衰減系數；f為暫態(tài)自由振蕩分量的角頻率。由式(3)可知，暫態(tài)接地電流主要由工頻分量、衰減直流分量和暫態(tài)高頻分量組成。當0時，暫態(tài)高頻分量最小，直流分量最大，當90時，暫態(tài)高頻分量最大，直流分量最校2理論分析2.1高階累積量若定義k個連續(xù)隨機變量12,,,kxxx的概率密度函數為1(,,)kfxx，則對應的第一聯合特征函數可定義為11j()1
蜃擁娜范?為使二次罰因子更加精確，能夠不受過渡電阻和故障合閘角的影響，使用Matlab建立如圖2的小電流接地系統(tǒng)，三相電壓源為220kV；變壓器變比為220/35，連接方式為/Y；架空線路正序參數[26]為：1R0.170/km，1L1.20mH/km，1C9.697nF/km，零序參數為：0R0.230/km，0L5.480mH/km，0C6nF/km；消弧線圈設置為過補償8%,消弧線圈電阻約為感抗的10%，四條線路所帶負載分別為2MVA、1.8MVA、1.5MVA、1.2MVA，系統(tǒng)采樣頻率1MHz。圖2小電流接地系統(tǒng)仿真模型Fig.2Simulationmodelofsmallcurrentgroundingsystem若在0.02s時，線路1L發(fā)生單相接地故障，故障合閘角為90°，過渡電阻為500Ω，利用混合蛙跳算法對二次罰因子進行參數優(yōu)化�；旌贤芴惴ǖ膮翟O置如下：族群為5，每個族群5只青蛙，組內迭代次數為10，全局迭代次數為10。適應度函數中的非故障線路高階累積量，取非故障線路中的最大值，青蛙移動最大步長為2000。圖3適應度值變化曲線Fig.3Fitnessvaluechangecurve混合蛙跳算法的適應度值變化曲線如圖3所示，適應度函數最優(yōu)值出現在第5代上，所得二次罰因子優(yōu)化值為3314.42。為了使參數能夠適應所有情況且足夠精確，本文分別取12組不同故障合閘角和過渡電阻對應的零序電流進行參數優(yōu)化，每組進行5次尋優(yōu)并取平均值。每組經混合蛙跳算法得到的二次罰因子優(yōu)化值見表1和表2。表1故障合閘角為0°和30°的優(yōu)化數據Table1Optimizeddatawithfaultclosinganglesof0°and30°故障電阻/故障電阻/合閘角0°55005000合閘角30°
【參考文獻】：
期刊論文
[1]變分模態(tài)分解在小電流接地系統(tǒng)故障選線中的應用[J]. 衛(wèi)永琴,鞠凱,王瀟龍,金增杰. 電力系統(tǒng)及其自動化學報. 2019(11)
[2]基于變分模態(tài)分解的電力系統(tǒng)泛頻帶振蕩辨識方法[J]. 湯吉鴻,朱軍飛,李勇,左劍,馬俊杰,陳崇剛. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2019(02)
[3]新型蛙跳算法求解總能耗約束FJSP[J]. 楊冬婧,雷德明. 中國機械工程. 2018(22)
[4]基于S變換暫態(tài)能量與方向的無整定配電網選線新方法[J]. 陳豪威,王媛媛,唐夏菲,殷惠,林成,黃路明. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2018(14)
[5]基于零序電流幅值分布相似性的小電流接地故障定位方法[J]. 張乃剛,張加勝,鄭長明,丁麗,張國程. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2018(13)
[6]基于組合賦權與TOPSIS模型的節(jié)點電壓暫降嚴重程度綜合評估方法[J]. 楊家莉,徐永海. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2017(18)
[7]基于高階累積量的改進Prony低頻振蕩辨識方法[J]. 朱先賢,趙帥,賈宏杰. 電力系統(tǒng)及其自動化學報. 2017(09)
[8]基于高頻分量相關度分析的故障選線方法[J]. 劉謀海,方濤,姜運,曾祥君,黃宇浩,韋根. 電力系統(tǒng)及其自動化學報. 2017(02)
[9]基于新型磁控消弧線圈的電磁混合消弧及配合選線新方法[J]. 王朋,田翠華,陳柏超,沈偉偉,魏亮亮,涂志康. 電工技術學報. 2015(16)
[10]基于EEMD與SVM的配電網故障選線方法[J]. 王曉衛(wèi),魏向向,高杰,侯雅曉. 電力系統(tǒng)及其自動化學報. 2014(12)
博士論文
[1]基于Prony算法的小電流接地故障暫態(tài)選線技術[D]. 張新慧.山東大學 2008
本文編號：3430476
【文章來源】：電力系統(tǒng)保護與控制. 2020,48(13)北大核心CSCD
【文章頁數】：11 頁
【部分圖文】：
故障選線流程
響，提高分析和辨識精度，較傳統(tǒng)功率譜或相關函數方法具有更好的抗噪能力，在電力系統(tǒng)領域[20-21]已經成功應用。為了更好地反映衰減直流分量的非線性特征，提出一種基于變異系數和高階累積量的小電流故障選線方法，通過高階累積量反映各線路衰減直流分量的非線性特征，初步判斷出故障線路，并利用變異系數反映各線路零序電流和工頻交流分量的初始集中趨勢，判斷各線路的初始極性，最終利用高階累積量和變異系數實現雙重極性選線。1接地故障暫態(tài)分析中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的等效電路如圖1所示，0R、0L分別為零序回路中的等效電阻和電感，LR、L分別為消弧線圈的有功損耗電阻和電感，0u為等效零序電源電壓，C為系統(tǒng)對地電容總和。圖1暫態(tài)電流等效電路Fig.1Transientcurrentequivalentcircuit根據不同的回路，可得下列微分方程：c0c0c0d1dsin()dtmiRiLitUttC(1)LLLdsin()dmiUtriLt(2)式中：表示故障合閘角；ci、Li分別為暫態(tài)電容電流和電感電流，聯立式(1)和式(2)可得暫態(tài)接地電流為LdcLCMLMfCMfLM()cos()(sinsincoscos)ecosettiiiIItIttI(3)式中：表示自由震蕩的衰減系數；f為暫態(tài)自由振蕩分量的角頻率。由式(3)可知，暫態(tài)接地電流主要由工頻分量、衰減直流分量和暫態(tài)高頻分量組成。當0時，暫態(tài)高頻分量最小，直流分量最大，當90時，暫態(tài)高頻分量最大，直流分量最校2理論分析2.1高階累積量若定義k個連續(xù)隨機變量12,,,kxxx的概率密度函數為1(,,)kfxx，則對應的第一聯合特征函數可定義為11j()1
蜃擁娜范?為使二次罰因子更加精確，能夠不受過渡電阻和故障合閘角的影響，使用Matlab建立如圖2的小電流接地系統(tǒng)，三相電壓源為220kV；變壓器變比為220/35，連接方式為/Y；架空線路正序參數[26]為：1R0.170/km，1L1.20mH/km，1C9.697nF/km，零序參數為：0R0.230/km，0L5.480mH/km，0C6nF/km；消弧線圈設置為過補償8%,消弧線圈電阻約為感抗的10%，四條線路所帶負載分別為2MVA、1.8MVA、1.5MVA、1.2MVA，系統(tǒng)采樣頻率1MHz。圖2小電流接地系統(tǒng)仿真模型Fig.2Simulationmodelofsmallcurrentgroundingsystem若在0.02s時，線路1L發(fā)生單相接地故障，故障合閘角為90°，過渡電阻為500Ω，利用混合蛙跳算法對二次罰因子進行參數優(yōu)化�；旌贤芴惴ǖ膮翟O置如下：族群為5，每個族群5只青蛙，組內迭代次數為10，全局迭代次數為10。適應度函數中的非故障線路高階累積量，取非故障線路中的最大值，青蛙移動最大步長為2000。圖3適應度值變化曲線Fig.3Fitnessvaluechangecurve混合蛙跳算法的適應度值變化曲線如圖3所示，適應度函數最優(yōu)值出現在第5代上，所得二次罰因子優(yōu)化值為3314.42。為了使參數能夠適應所有情況且足夠精確，本文分別取12組不同故障合閘角和過渡電阻對應的零序電流進行參數優(yōu)化，每組進行5次尋優(yōu)并取平均值。每組經混合蛙跳算法得到的二次罰因子優(yōu)化值見表1和表2。表1故障合閘角為0°和30°的優(yōu)化數據Table1Optimizeddatawithfaultclosinganglesof0°and30°故障電阻/故障電阻/合閘角0°55005000合閘角30°
【參考文獻】：
期刊論文
[1]變分模態(tài)分解在小電流接地系統(tǒng)故障選線中的應用[J]. 衛(wèi)永琴,鞠凱,王瀟龍,金增杰. 電力系統(tǒng)及其自動化學報. 2019(11)
[2]基于變分模態(tài)分解的電力系統(tǒng)泛頻帶振蕩辨識方法[J]. 湯吉鴻,朱軍飛,李勇,左劍,馬俊杰,陳崇剛. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2019(02)
[3]新型蛙跳算法求解總能耗約束FJSP[J]. 楊冬婧,雷德明. 中國機械工程. 2018(22)
[4]基于S變換暫態(tài)能量與方向的無整定配電網選線新方法[J]. 陳豪威,王媛媛,唐夏菲,殷惠,林成,黃路明. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2018(14)
[5]基于零序電流幅值分布相似性的小電流接地故障定位方法[J]. 張乃剛,張加勝,鄭長明,丁麗,張國程. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2018(13)
[6]基于組合賦權與TOPSIS模型的節(jié)點電壓暫降嚴重程度綜合評估方法[J]. 楊家莉,徐永海. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2017(18)
[7]基于高階累積量的改進Prony低頻振蕩辨識方法[J]. 朱先賢,趙帥,賈宏杰. 電力系統(tǒng)及其自動化學報. 2017(09)
[8]基于高頻分量相關度分析的故障選線方法[J]. 劉謀海,方濤,姜運,曾祥君,黃宇浩,韋根. 電力系統(tǒng)及其自動化學報. 2017(02)
[9]基于新型磁控消弧線圈的電磁混合消弧及配合選線新方法[J]. 王朋,田翠華,陳柏超,沈偉偉,魏亮亮,涂志康. 電工技術學報. 2015(16)
[10]基于EEMD與SVM的配電網故障選線方法[J]. 王曉衛(wèi),魏向向,高杰,侯雅曉. 電力系統(tǒng)及其自動化學報. 2014(12)
博士論文
[1]基于Prony算法的小電流接地故障暫態(tài)選線技術[D]. 張新慧.山東大學 2008
本文編號：3430476
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