基于广义S变换的配电网故障选线与定位方法研究

为了提高供电可靠性，我国中低压配电网广泛采用小电流接地运行方式。随着城市配电网中越来越多地采用电缆供电，当发生单相接地故障时，将导致故障零序电容电流增大，长时间运行易使故障扩大为两相或三相短路，弧光接地甚至会引起全系统过电压。因此及时准确地选出故障线路并确定故障位置，对提高供电可靠性以及保障电网安全稳定运行都具有重要的意义。但由于故障信号微弱、故障过程复杂以及噪声干扰的影响，配电网单相接地故障选线和定位问题至今仍未能得到彻底的解决。鉴于此，本文对配电网单相接地故障及其选线和定位的方法进行了较深入的研究。 本文以小电流接地系统单相接地故障为研究对象，详细分析了小电流接地系统单相接地故障的稳态特征和暂态特征，并重点研究了故障线路与非故障线路暂态零序电流信号存在的差异，从而为故障选线与定位的研究奠定了基础。 针对故障暂态分量非线性不稳定、受故障条件影响大、故障特征提取困难导致选线方法适应性不高的难题，引入广义S变换（GST）时频分析技术，利用广义S变换提取暂态零序电流信号的特征信息，再结合能有效识别故障线路和非故障线路能谱差异的相对熵，提出了能谱相对熵的测度，通过计算并比较各馈线在特征频段内的综合能谱相对熵来实现选线。仿真结果表明，该选线方法具有很强的适应性，选线裕度好，抗噪声能力强。 在准确选出故障线路的基础上，根据故障点同侧和异侧暂态零模电流的差异，提出了一种基于广义S变换能谱相似度的单相接地故障定位方法。首先对各检测点故障后暂态零模电流进行广义S变换，求得各检测点的时频能谱矩阵，借鉴数字图像处理中相似度的思想，提出了能谱相似度的概念，通过计算故障线路上相邻检测点暂态零模电流能谱相似度，并与设定的阈值进行比较来确定故障区段。仿真结果和对比分析表明，所提定位方法适应性高，在不同的故障初始角、过渡电阻和故障区段等情况下，均能准确地定位故障所在的区段。