扩展prony谐波分析法在配电网接地选线中的应用 application of extended prony algorithm in phase-to-ground fault detection of distribution networks.pdfVIP

嘭羔嘉胡2007年第26卷第5期 扩展Prony谐波分析法在配电网 接地选线中的应用 张彦昌1 吕艳萍1 李振强1董培培2 (1．武汉大学电气工程学院4300722．武汉大学数学与统计学院430072) 摘 要 当配电网单相接地故障发生在相电压过零点附近时故障线路零序电流中含有大量的 暂态感应电流直流分量。文章提出了利用扩展Pronv算法，提取各线路零序电流中衰减的直流分 量或低频振荡分量，根据故障线路和非故障线路零序电流在这两个分量上的差异，来确定故障线 路的方法。应用PSCAD仿真也表明，用该方法实现配电网相电压过零点附近发生故障的故障选 线，具有很高的灵敏度和可靠性。 关键词 故障选线 扩展Pronv直流分量低频振荡分量 分解，提取其中有用暂态故障信息，利用衰减直流 1 引言 分量或低频分量，来实现故障发生在相电压过零点 一般情况下，由于电网中绝缘被击穿而引起的 附近的故障选线，并利用PSCAD进行了仿真验 接地故障，经常发生在相电压接近于最大值的瞬 证。 间，此时故障零序电．流中的暂态电容电流分量较 2故障特性分析 大，且故障线路暂态电容电流的极性(相位)正好 与非故障线路的相反，因此利用这一原理实现配电 中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障 网单相接地的故障选线具有较高的灵敏度和可靠 的暂态过程比较复杂，根据文献[1]，在补偿电网 性。但是当故障发生在相电压过零点附近时，暂态 发生单相接地故障的瞬间，流过故障线路的暂态接 电容电流分量就很小，因而按上述原理构成的选线 地电流id由暂态的电容电流ic和暂态的电感电流 装置的灵敏度就大大降低甚至失效。因此，如果能 i：，两部分组成。暂态电容电流由暂态自由振荡分量 够有效地判断故障发生时刻的相电压的相位，并利 用相电压过零点附近故障线路零序电流的特征进行 流由暂态直流分量i。．d。和稳态交流分量i“。组成。 选线，对进一步完善配电网暂态接地保护具有重要 用公式表示为 意义。 id=ic+iL (1) 2 传统的信号分析方法如Fourier法、FFT算法 ic ic．oB+ic．st 等，对稳定周期信号分析较准确，而对暂态衰减的 信号无能为力。小波变换在频域和时域同时具有良 好的局部化特性，它可以对周期和非周期分量进行 ，c。COS(o)t+妒) (2) 模糊提取，但不能准确提供描述它们的特征值。利 一上 用小波分析不能准确地提供故障发生时的精确信 (3) 息，并且在频段划分中存在能量的误差，不能很好 地解决相电压过零点附近的故障选线问题。 谐波恢复的扩展Pronv算法是一种频谱分析工 为电感电流幅值；U。为相电压的幅值；COy为暂 具，该方法是用一组指数函数的线性组合来拟合等 态自由振荡分量的角频率，一般为∞的数倍；艿= 间隔采样数据，可以从中分析出信号的幅值、相 土：要为自由振荡分量的衰减系数；ZC为