中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)，包括單片機(jī)、零序電壓互感器、啟動(dòng)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(dòng)控制模塊連接，啟動(dòng)控制模塊與CAN總線連接，CAN總線分別與高速采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、決策控制模塊、故障線路斷路器跳閘模塊、上位機(jī)、電源、單片機(jī)連接，數(shù)據(jù)處理模塊包含小波變換網(wǎng)絡(luò)和SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，啟動(dòng)控制模塊包含傅里葉分析系統(tǒng)和用于電壓比較的軟件編程，將小波變換網(wǎng)絡(luò)和改進(jìn)的SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)合，利用小波的時(shí)頻局部性提取暫態(tài)故障電流中的故障特征，再通過(guò)SOFNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)故障線路的識(shí)別，有效地提高了選線的準(zhǔn)確性和可靠性。
【專利說(shuō)明】中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種智能選線系統(tǒng)，特別是涉及一種中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】:
小電流接地系統(tǒng)包括中性點(diǎn)經(jīng)電高阻地系統(tǒng),中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)以及中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)的故障選線是一個(gè)長(zhǎng)久以來(lái)沒(méi)能得到很好解決的問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研制出的選線裝置中，采用的保護(hù)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，其中基于穩(wěn)態(tài)信號(hào)的選線方法中，由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，接地點(diǎn)的殘流較小，使得故障線路與非故障線路的穩(wěn)態(tài)特征趨于一致，另外，實(shí)際系統(tǒng)中的故障常常是瞬間電弧性接地故障，這也使得基于穩(wěn)態(tài)信號(hào)的選線方法不理想，常常出現(xiàn)誤判。近年來(lái)的研究熱點(diǎn)主要是利用暫態(tài)信號(hào)來(lái)構(gòu)造選線方法，避免了中性點(diǎn)運(yùn)行方式的影響，對(duì)于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(shí)頻局部性，并且隨著分析信號(hào)頻率的變化自適應(yīng)地調(diào)節(jié)其時(shí)頻窗的形狀，是暫態(tài)信號(hào)的理想分析工具。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不依賴精確的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)樣本訓(xùn)練能夠記憶和聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)輸入向量和輸出向量的關(guān)系，從而逼近任意非線性函數(shù)。為了提高單相接地故障的選線精確度和穩(wěn)定性，考慮利用故障產(chǎn)生的暫態(tài)信號(hào)提供的故障特征，作為判斷故障線路的依據(jù)。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡(jiǎn)單實(shí)用，采用小波變換網(wǎng)絡(luò)和SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并能夠快速、有效的區(qū)分單相接地后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(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)，包括單片機(jī)、零序電壓互感器、啟動(dòng)控制模塊、零序電流互感器、CAN總線，其特征是:所述電壓互感器與母線和啟動(dòng)控制模塊連接，所述啟動(dòng)控制模塊與CAN總線連接，所述CAN總線分別與高速采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、決策控制模塊、故障線路斷路器跳閘模塊、上位機(jī)、電源、單片機(jī)連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊包含小波變換網(wǎng)絡(luò)和SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述啟動(dòng)控制模塊包含傅里葉分析系統(tǒng)和用于電壓比較的軟件編程。
[0005]所述電流互感器通過(guò)無(wú)線傳輸裝置與高速采集模塊連接，高速采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(jī)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(jī)包含鍵盤(pán)和顯示器。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明將復(fù)小波分析理論和改進(jìn)的自組織模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)合，利用小波的時(shí)頻局部性提取暫態(tài)故障電流中的故障特征，再通過(guò)SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)故障線路的識(shí)別，有效地提高了選線的準(zhǔn)確性和可靠性。
[0008]2、本發(fā)明引入小波變換網(wǎng)絡(luò)，小波變換具有良好的時(shí)頻局部性，并且隨著分析信號(hào)頻率高低的變化自適應(yīng)地調(diào)節(jié)其時(shí)頻窗的形狀，被認(rèn)為是暫態(tài)信號(hào)的理想分析工具，其中復(fù)小波分解在平移特性、方向特性以及相位信息反映程度優(yōu)于實(shí)小波，提高了選線的可靠性。
[0009]3、本發(fā)明還引入SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有不依賴精確的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)樣本學(xué)習(xí)訓(xùn)練能夠記憶、推理和聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)輸入向量和輸出向量的關(guān)系從而逼近任意非線性函數(shù)和泛化的功能，其中SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有準(zhǔn)確度高、模型復(fù)雜程度低以及抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，提高了選線的準(zhǔn)確性。
[0010]4、本發(fā)明在線實(shí)時(shí)采集中性點(diǎn)零序電壓，并送入啟動(dòng)控制模塊，若輸入的零序電壓大于額定值，則控制高速采集模塊進(jìn)行各線路零序電流信號(hào)同步采集，并在高速采集模塊存儲(chǔ)此時(shí)刻后一個(gè)半周期的零序電流暫態(tài)信號(hào)。
[0011]5、本發(fā)明的液晶顯示器和鍵盤(pán)可以輸出控制結(jié)點(diǎn)操作跳閘或者提供報(bào)警指示供用戶查看，并可以提供故障波形，可以實(shí)現(xiàn)故障追憶，波形回放。
[0012]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)的原理圖。
[0013]圖2為中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)運(yùn)行流程圖。
[0014]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例:參見(jiàn)圖1和圖2。
[0015]一種中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng):包括單片機(jī)、零序電壓互感器、啟動(dòng)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(dòng)控制模塊連接，啟動(dòng)控制模塊與CAN總線連接，CAN總線分別與高速采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、決策控制模塊、故障線路斷路器跳閘模塊、上位機(jī)、電源、單片機(jī)連接，數(shù)據(jù)處理模塊包含小波變換和SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)控制模塊包含傅里葉分析系統(tǒng)和用于電壓比較的軟件編程。
[0016]電流互感器通過(guò)無(wú)線傳輸裝置與高速采集模塊連接，高速采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(jī)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(jī)包含鍵盤(pán)和顯不器。
[0018]電壓互感器:用于檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)的零序電壓，其提供的開(kāi)口電壓是啟動(dòng)控制模塊2的輸入信號(hào)，作為選線裝置啟動(dòng)依據(jù)。
[0019]啟動(dòng)控制模塊:包含傅里葉分析系統(tǒng)和用于電壓比較的軟件編程，若輸入的零序電壓大于閥值，則由該模塊控制高速采集模塊進(jìn)行各線路零序電流信號(hào)同步采集。
[0020]電流互感器:用于檢測(cè)每條線路的零序電流信號(hào)，用于高速采集模塊的輸入；采用HS-LXK系列單匝穿心式電流互感器。
[0021]高速信號(hào)采集模塊:用于采集故障后各線路1-2個(gè)周期的暫態(tài)零序電流信號(hào)以及完成AD轉(zhuǎn)換功能，受啟動(dòng)控制模塊的控制，作為數(shù)據(jù)處理模塊的輸入信號(hào)；該模塊包含有存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)各采樣通道的數(shù)據(jù)，用于故障錄波分析。
[0022]數(shù)據(jù)處理模塊:包含有一個(gè)小波變換工具箱，用于得到零序電壓和各線路零序電流暫態(tài)信號(hào)復(fù)小波變換系數(shù)的幅值和相位，考慮實(shí)際應(yīng)用對(duì)頻域局部性要求高，對(duì)于1KV配電網(wǎng)，選擇Morlet復(fù)小波Cmor-0.1進(jìn)行5層分解較為理想，本模塊還含有一個(gè)SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，在確定輸入層、EBF層、歸一化層、權(quán)值層以及輸出層的有效神經(jīng)元個(gè)數(shù)的基礎(chǔ)上，利用最小二乘法估計(jì)權(quán)值參數(shù)，選取該配電網(wǎng)原始故障數(shù)據(jù)組成訓(xùn)練樣本，當(dāng)SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出的誤差小于0.1%結(jié)束訓(xùn)練，最后將本次故障各線路的零序暫態(tài)信號(hào)的模極大值的幅值和極性作為SOFNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jié)果，用于決策控制模塊的輸入信號(hào)。
[0023]決策控制模塊:一方面用于比較各條線路以及母線的相應(yīng)RBF網(wǎng)絡(luò)輸出值大小，從而確定故障線路號(hào)或者母線故障，即當(dāng)某一線路對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)輸出大于其他線路的輸出時(shí)，該線路為故障線路，當(dāng)母線對(duì)應(yīng)的輸出大于各線路相應(yīng)的輸出時(shí)，判定為母線故障，另一方面，根據(jù)判定結(jié)果，與上位機(jī)配合實(shí)現(xiàn)故障線路的跳閘和提供報(bào)警。
[0024]使用時(shí)，電壓互感器采集中性點(diǎn)零序電壓，作為啟動(dòng)控制裝置的輸入，經(jīng)傅里葉分析系統(tǒng)FFT分析后，判斷當(dāng)前零序電壓是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)額定值，若沒(méi)達(dá)到則繼續(xù)進(jìn)行實(shí)時(shí)電壓檢測(cè)，如果達(dá)到則啟動(dòng)高速采集模塊對(duì)各線路Γ2周期零序電流暫態(tài)信號(hào)和零序電壓信號(hào)同步采集，完成AD轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)采集到的暫態(tài)零序信號(hào)進(jìn)行復(fù)小波分解，提取各個(gè)暫態(tài)信號(hào)小波變換系數(shù)的幅值和相位，根據(jù)這些幅值和相位求得各條線路的零序暫態(tài)電流幅值范數(shù)、零序暫態(tài)峰值功率的大小和方向、零序暫態(tài)能量，并作歸一化處理后，輸入到SOFNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，利用經(jīng)過(guò)樣本訓(xùn)練的SOFNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行選線識(shí)別，決策控制模塊通過(guò)對(duì)復(fù)小波分解和SOFNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理比較，確定故障線路，向上位機(jī)傳送故障報(bào)文，發(fā)出報(bào)警信息，并與上位機(jī)配合選擇性跳閘。
[0025]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)，包括單片機(jī)、零序電壓互感器、啟動(dòng)控制模塊、零序電流互感器、CAN總線，其特征是:所述電壓互感器與母線和啟動(dòng)控制模塊連接，所述啟動(dòng)控制模塊與CAN總線連接，所述CAN總線分別與高速采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、決策控制模塊、故障線路斷路器跳閘模塊、上位機(jī)、電源、單片機(jī)連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊包含小波變換網(wǎng)絡(luò)和SOFNN模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述啟動(dòng)控制模塊包含傅里葉分析系統(tǒng)和用于電壓比較的軟件編程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)，其特征是:所述電流互感器通過(guò)無(wú)線傳輸裝置與高速采集模塊連接，高速采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(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)，其特征是: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(jù)權(quán)利要求1所述的中低壓配電網(wǎng)小電流接地智能選線系統(tǒng)，其特征是:所述上位機(jī)包含鍵盤(pán)和顯示器，小波變換網(wǎng)絡(luò)包括小波變換和復(fù)小波分解。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104198890SQ201410463484
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】朱參軍, 孫建華, 薛文亮, 趙洪新, 吳緯 申請(qǐng)人:河南第一火電建設(shè)公司