中低壓配電網小電流接地智能選線系統的製作方法
2023-05-14 01:38:51
中低壓配電網小電流接地智能選線系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種中低壓配電網小電流接地智能選線系統，包括單片機、零序電壓互感器、啟動控制模塊、零序電流互感器、CAN總線，電壓互感器與母線和啟動控制模塊連接，啟動控制模塊與CAN總線連接，CAN總線分別與高速採集模塊、數據處理模塊、決策控制模塊、故障線路斷路器跳閘模塊、上位機、電源、單片機連接，數據處理模塊包含小波變換網絡和SOFNN模糊神經網絡模型，啟動控制模塊包含傅立葉分析系統和用於電壓比較的軟體編程，將小波變換網絡和改進的SOFNN模糊神經網絡模型結合，利用小波的時頻局部性提取暫態故障電流中的故障特徵，再通過SOFNN神經網絡的訓練實現故障線路的識別，有效地提高了選線的準確性和可靠性。
【專利說明】中低壓配電網小電流接地智能選線系統
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種智能選線系統，特別是涉及一種中低壓配電網小電流接地智能選線系統。
[0002]【背景技術】:
小電流接地系統包括中性點經電高阻地系統,中性點不接地系統以及中性點經消弧線圈接地系統。小電流接地系統的故障選線是一個長久以來沒能得到很好解決的問題。在國內外已經研製出的選線裝置中，採用的保護原理主要有:幅值法、相位法、群體比幅比相法、五次諧波法、首半波法等，其中基於穩態信號的選線方法中，由於消弧線圈的補償作用，接地點的殘流較小，使得故障線路與非故障線路的穩態特徵趨於一致，另外，實際系統中的故障常常是瞬間電弧性接地故障，這也使得基於穩態信號的選線方法不理想，常常出現誤判。近年來的研究熱點主要是利用暫態信號來構造選線方法，避免了中性點運行方式的影響，對於短暫性接地故障具有很好的選線效果。小波變換具有良好的時頻局部性，並且隨著分析信號頻率的變化自適應地調節其時頻窗的形狀，是暫態信號的理想分析工具。神經網絡不依賴精確的數學模型，通過樣本訓練能夠記憶和聯想網絡輸入向量和輸出向量的關係，從而逼近任意非線性函數。為了提高單相接地故障的選線精確度和穩定性，考慮利用故障產生的暫態信號提供的故障特徵，作為判斷故障線路的依據。
[0003]
【發明內容】
:
本發明所要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種簡單實用，採用小波變換網絡和SOFNN模糊神經網絡模型，並能夠快速、有效的區分單相接地後的故障線路和非故障線路，提高選線的可靠性和誤判率的一種中低壓配電網小電流接地智能選線系統。
[0004]本發明為解決技術問題所採取的技術方案是:一種中低壓配電網小電流接地智能選線系統，包括單片機、零序電壓互感器、啟動控制模塊、零序電流互感器、CAN總線，其特徵是:所述電壓互感器與母線和啟動控制模塊連接，所述啟動控制模塊與CAN總線連接，所述CAN總線分別與高速採集模塊、數據處理模塊、決策控制模塊、故障線路斷路器跳閘模塊、上位機、電源、單片機連接，所述數據處理模塊包含小波變換網絡和SOFNN模糊神經網絡模型，所述啟動控制模塊包含傅立葉分析系統和用於電壓比較的軟體編程。
[0005]所述電流互感器通過無線傳輸裝置與高速採集模塊連接，高速採集模塊與決策控制模塊連接，決策控制模塊與故障線路斷路器連接，故障線路斷路器與上位機連接。
[0006]所述電壓互感器為零序電壓互感器，所述電流互感器為零序電流互感器。所述上位機包含鍵盤和顯示器。
[0007]本發明的有益效果是:
1、本發明將復小波分析理論和改進的自組織模糊神經網絡模型結合，利用小波的時頻局部性提取暫態故障電流中的故障特徵，再通過SOFNN模糊神經網絡的訓練實現故障線路的識別，有效地提高了選線的準確性和可靠性。
[0008]2、本發明引入小波變換網絡，小波變換具有良好的時頻局部性，並且隨著分析信號頻率高低的變化自適應地調節其時頻窗的形狀，被認為是暫態信號的理想分析工具，其中復小波分解在平移特性、方向特性以及相位信息反映程度優於實小波，提高了選線的可靠性。
[0009]3、本發明還引入SOFNN模糊神經網絡模型，SOFNN模糊神經網絡具有不依賴精確的數學模型，通過樣本學習訓練能夠記憶、推理和聯想網絡輸入向量和輸出向量的關係從而逼近任意非線性函數和泛化的功能，其中SOFNN模糊神經網絡模型具有準確度高、模型複雜程度低以及抗幹擾性強的優點，提高了選線的準確性。
[0010]4、本發明在線實時採集中性點零序電壓，並送入啟動控制模塊，若輸入的零序電壓大於額定值，則控制高速採集模塊進行各線路零序電流信號同步採集，並在高速採集模塊存儲此時刻後一個半周期的零序電流暫態信號。
[0011]5、本發明的液晶顯示器和鍵盤可以輸出控制結點操作跳閘或者提供報警指示供用戶查看，並可以提供故障波形，可以實現故障追憶，波形回放。
[0012]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為中低壓配電網小電流接地智能選線系統的原理圖。
[0013]圖2為中低壓配電網小電流接地智能選線系統運行流程圖。
[0014]【具體實施方式】:
實施例:參見圖1和圖2。
[0015]一種中低壓配電網小電流接地智能選線系統:包括單片機、零序電壓互感器、啟動控制模塊、零序電流互感器、CAN總線，電壓互感器與母線和啟動控制模塊連接，啟動控制模塊與CAN總線連接，CAN總線分別與高速採集模塊、數據處理模塊、決策控制模塊、故障線路斷路器跳閘模塊、上位機、電源、單片機連接，數據處理模塊包含小波變換和SOFNN模糊神經網絡，啟動控制模塊包含傅立葉分析系統和用於電壓比較的軟體編程。
[0016]電流互感器通過無線傳輸裝置與高速採集模塊連接，高速採集模塊與決策控制模塊連接，決策控制模塊與故障線路斷路器連接，故障線路斷路器與上位機連接。
[0017]電壓互感器為零序電壓互感器，電流互感器為零序電流互感器，上位機包含鍵盤和顯不器。
[0018]電壓互感器:用於檢測系統出現的零序電壓，其提供的開口電壓是啟動控制模塊2的輸入信號，作為選線裝置啟動依據。
[0019]啟動控制模塊:包含傅立葉分析系統和用於電壓比較的軟體編程，若輸入的零序電壓大於閥值，則由該模塊控制高速採集模塊進行各線路零序電流信號同步採集。
[0020]電流互感器:用於檢測每條線路的零序電流信號，用於高速採集模塊的輸入；採用HS-LXK系列單匝穿心式電流互感器。
[0021]高速信號採集模塊:用於採集故障後各線路1-2個周期的暫態零序電流信號以及完成AD轉換功能，受啟動控制模塊的控制，作為數據處理模塊的輸入信號；該模塊包含有存儲器，可存儲各採樣通道的數據，用於故障錄波分析。
[0022]數據處理模塊:包含有一個小波變換工具箱，用於得到零序電壓和各線路零序電流暫態信號復小波變換係數的幅值和相位，考慮實際應用對頻域局部性要求高，對於1KV配電網，選擇Morlet復小波Cmor-0.1進行5層分解較為理想，本模塊還含有一個SOFNN模糊神經網絡模型，在確定輸入層、EBF層、歸一化層、權值層以及輸出層的有效神經元個數的基礎上，利用最小二乘法估計權值參數，選取該配電網原始故障數據組成訓練樣本，當SOFNN模糊神經網絡模型輸出的誤差小於0.1%結束訓練，最後將本次故障各線路的零序暫態信號的模極大值的幅值和極性作為SOFNN神經網絡模型的輸入向量，輸出向量代表各條線路以及母線的選線結果，用於決策控制模塊的輸入信號。
[0023]決策控制模塊:一方面用於比較各條線路以及母線的相應RBF網絡輸出值大小，從而確定故障線路號或者母線故障，即當某一線路對應的網絡輸出大於其他線路的輸出時，該線路為故障線路，當母線對應的輸出大於各線路相應的輸出時，判定為母線故障，另一方面，根據判定結果，與上位機配合實現故障線路的跳閘和提供報警。
[0024]使用時，電壓互感器採集中性點零序電壓，作為啟動控制裝置的輸入，經傅立葉分析系統FFT分析後，判斷當前零序電壓是否達到標準額定值，若沒達到則繼續進行實時電壓檢測，如果達到則啟動高速採集模塊對各線路Γ2周期零序電流暫態信號和零序電壓信號同步採集，完成AD轉換，數據處理模塊對採集到的暫態零序信號進行復小波分解，提取各個暫態信號小波變換係數的幅值和相位，根據這些幅值和相位求得各條線路的零序暫態電流幅值範數、零序暫態峰值功率的大小和方向、零序暫態能量，並作歸一化處理後，輸入到SOFNN神經網絡模型中，利用經過樣本訓練的SOFNN神經網絡模型進行選線識別，決策控制模塊通過對復小波分解和SOFNN神經網絡模型產生的數據進行處理比較，確定故障線路，向上位機傳送故障報文，發出報警信息，並與上位機配合選擇性跳閘。
[0025]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種中低壓配電網小電流接地智能選線系統，包括單片機、零序電壓互感器、啟動控制模塊、零序電流互感器、CAN總線，其特徵是:所述電壓互感器與母線和啟動控制模塊連接，所述啟動控制模塊與CAN總線連接，所述CAN總線分別與高速採集模塊、數據處理模塊、決策控制模塊、故障線路斷路器跳閘模塊、上位機、電源、單片機連接，所述數據處理模塊包含小波變換網絡和SOFNN模糊神經網絡模型，所述啟動控制模塊包含傅立葉分析系統和用於電壓比較的軟體編程。
2.根據權利要求1所述的中低壓配電網小電流接地智能選線系統，其特徵是:所述電流互感器通過無線傳輸裝置與高速採集模塊連接，高速採集模塊與決策控制模塊連接，決策控制模塊與故障線路斷路器連接，故障線路斷路器與上位機連接。
3.根據權利要求1所述的中低壓配電網小電流接地智能選線系統，其特徵是:所述電壓互感器為零序電壓互感器，所述電流互感器為零序電流互感器。
4.根據權利要求1所述的中低壓配電網小電流接地智能選線系統，其特徵是:所述上位機包含鍵盤和顯示器，小波變換網絡包括小波變換和復小波分解。
【文檔編號】G01R31/08GK104198890SQ201410463484
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年9月12日
【發明者】朱參軍, 孫建華, 薛文亮, 趙洪新, 吳緯 申請人:河南第一火電建設公司