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专利号: 2025111300050
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-04-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种中性点不接地系统单相断线接地故障检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:采集各馈线三相电流信号,再运用对称分量法,计算得出各馈线的A相负序电流信号;

步骤2:对所获取的负序电流信号进行形态学滤波处理;

步骤3:通过坐标变换,将滤波后的负序电流信号映射到以u为变量的时频空间,得到含旋转因子参数的时频电流信号;

步骤4:在步骤3基础上,针对各馈线,依据时频电流信号的能量聚焦特性寻找最优旋转因子,再将该最优旋转因子代入时频电流信号表达式,生成各馈线最优旋转因子下的时频电流信号;

步骤5:计算各条馈线在最优旋转因子下,时频电流信号的峰值幅度;

步骤6:基于最优旋转因子下的时频电流信号峰值幅度,构建单相断线接地故障检测判据;将各馈线最优旋转因子下的时频电流信号峰值幅度与阈值进行比较,当峰值幅度大于阈值时,判定该馈线发生单相断线接地故障;

所述步骤3包括具体过程如下:

将滤波后得到的负序电流信号,通过坐标变换映射到以u为变量的时频空间,得到含旋转因子参数的时频电流信号:;

式中,核函数的具体表达式如下:

式中,为坐标变换公式,其中,f为频率,为旋转角度,p为旋转因子,当旋转角度时,核函数为冲击函数;当旋转角度时,核函数为冲击函数;

所述步骤4包括以下具体步骤:

步骤4.1:在旋转因子范围内,以步长0.1等间隔采样,得到离散旋转因子集合{ps},s=1,2,…,S,对每个采样点ps,利用步骤3定义的时频电流信号公式:;

计算对应时频电流信号,构建旋转因子-时频信号映射关系;

步骤4.2:为量化时频电流信号在不同旋转因子p下的能量聚集程度,定义每条馈线的能量集中度为Ck(p):;

即Ck(p)越大,说明时频电流信号在变量u下越集中;

步骤4.3:对每条馈线,分别遍历步骤4.1中所有采样旋转因子ps,计算对应的能量集中度Ck(ps),选取使Ck(ps)最大的旋转因子,记为该馈线的最优旋转因子pk_opt;

步骤4.4:将步骤4.3确定的最优旋转因子pk_opt代入时频电流信号表达式中,得到各条馈线在最优旋转因子pk_opt下的时频电流信号:;

式中,为对应最优旋转因子pk_opt下的变量,为对应最优旋转因子pk_opt下的核函数。

2.如权利要求1所述一种中性点不接地系统单相断线接地故障检测方法,其特征在于:所述步骤1包括以下具体步骤:步骤1.1:采集各馈线故障发生时刻起一个周期内的三相电流信号iak(t)、ibk(t)、ick(t),k=1,2,…,m,表示线路编号,iak(t)、ibk(t)、ick(t)表示第k条馈线a、b、c相电流;

步骤1.2:对步骤1.1采集到的三相电流信号,通过以下公式计算其A相的负序电流信号ik(t):;

式中,为对称分量法特征算子。

3.如权利要求1所述一种中性点不接地系统单相断线接地故障检测方法,其特征在于:所述步骤2的形态学滤波过程如下:对步骤1获取的各馈线负序电流信号ik(t),采用形态学滤波中的交替混合滤波器进行处理,得到滤波后的负序电流信号。

4.如权利要求1所述一种中性点不接地系统单相断线接地故障检测方法,其特征在于:所述步骤5包括具体过程如下:计算各馈线最优旋转因子pk_opt下时频电流信号的峰值幅度:。

5.如权利要求1所述一种中性点不接地系统单相断线接地故障检测方法,其特征在于:所述步骤6包括以下具体步骤:步骤6.1:在系统正常运行状态下,采集一个周波内的三相电流信号,记为:iak0(t)、ibk0(t)、ick0(t);

步骤6.2:对步骤6.1采集到的系统正常运行时的三相电流信号,复用步骤1至步骤5,计算各馈线时频电流信号的峰值,记为系统正常运行工况下的峰值基准:;

步骤6.3:计算正常峰值的均值和标准差,均值,m为馈线数目,标准差;

步骤6.4:阈值设为,将各馈线的时频电流信号峰值幅度与阈值Ih进行比较,当时,判定该馈线发生单相断线接地故障。

6.一种中性点不接地系统单相断线接地故障检测系统,其特征在于:适用于如权利要求1-5任一项所述的中性点不接地系统单相断线接地故障检测方法,所述系统包括:三相电流信号采集模块,用于采集各馈线故障发生时刻起一个周期内的三相电流信号iak(t)、ibk(t)、ick(t),其中k=1,2,…,m,表示线路编号;

负序电流计算模块,用于根据采集到的三相电流信号,通过对称分量法计算得出各馈线的A相负序电流信号ik(t);

形态学滤波模块,用于对获取的负序电流信号进行形态学滤波处理,得到滤波后的负序电流信号;

坐标变换模块,用于将滤波后的负序电流信号通过坐标变换映射到以u为变量的时频空间,得到含旋转因子参数的时频电流信号;

最优旋转因子确定模块,用于根据各馈线的能量集中度,确定各馈线的最优旋转因子pk_opt;

时频电流信号峰值计算模块,用于计算各馈线在最优旋转因子下的时频电流信号的峰值幅度;

故障检测模块,用于将各馈线的时频电流信号峰值幅度与阈值Ih进行比较,当峰值幅度大于阈值时,判定该馈线发生单相断线接地故障。

7.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法。