本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護，具體涉及一種基于多層分類的中性點不接地系統(tǒng)過電壓識別方法及裝置。

背景技術：

1、中性點不接地系統(tǒng)是指電網中的中性點不與地接通，即采用無中性點接地的方式使用的配電系統(tǒng)。在中性點不接地系統(tǒng)各種事故中，出現(xiàn)最多的是電氣絕緣事故，而各種過電壓是引起各類絕緣事故的主要原因。由于系統(tǒng)故障造成系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電力系統(tǒng)內部能量轉化或傳遞的過渡過程，在系統(tǒng)中產生各種類型的過電壓。常見的過電壓類型有：分合閘過電壓，弧光接地過電壓、單相接地過電壓和鐵磁諧振過電壓等。這些過電壓的產生機理雖然不同，但是從監(jiān)測系統(tǒng)獲取的過電壓信號分析，上述類型過電壓表現(xiàn)出的各種特征中，有些特征有一定相似性，但也有一些特征，在某些類型的過電壓信號中，表現(xiàn)的相對突出，可以作為識別該類型過電壓信號的依據(jù)。

2、當中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生過電壓故障時，現(xiàn)有方案通常是采用對所有過電壓特征進行統(tǒng)一識別，但發(fā)生過電壓故障時可能出現(xiàn)多種類型過電壓同時發(fā)生的情況，或者由于發(fā)生時間間隔較短，出現(xiàn)一條數(shù)據(jù)記錄多個類型過電壓的情況，這種情況下，過電壓特征復雜，且數(shù)據(jù)量很大，采用對所有過電壓特征進行統(tǒng)一識別的方式存在工作量很大，且存在以下問題：(1)由于特征數(shù)據(jù)多，且包含很多無用信息，采用統(tǒng)一識別的方法，耗時較長。(2)大量數(shù)據(jù)的識別，由于結構層級不清晰，不利于準確識別過電壓波形，造成誤判的可能性較高。(3)處理工作量龐大，診斷實時性差、效率低，不便于在線判斷。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有過電壓識別方式存在效率低以及準確性差的問題，提出一種基于多層分類的中性點不接地系統(tǒng)過電壓識別方法及裝置。

2、本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

3、第一方面，提供一種基于多層分類的中性點不接地系統(tǒng)過電壓識別方法，所述方法包括：

4、步驟1、建立層級分類結構樹，所述層級分類結構樹包括設有分合閘過電壓識別模型的第一層級、設有弧光接地過電壓識別模型的第二層級、設有單相接地過電壓識別模型的第三層級以及設有鐵磁諧振過電壓識別模型的第四層級；

5、步驟2、對中性點不接地系統(tǒng)的過電壓信號進行電壓采樣，所述過電壓信號包括三相電壓信號和零序電壓信號；

6、步驟3、根據(jù)所述過電壓信號確定零序電壓的均方根值和三相電壓的相似系數(shù)，根據(jù)所述零序電壓的均方根值和三相電壓的相似系數(shù)并基于分合閘過電壓識別模型，判斷過電壓信號是否為分合閘過電壓，若是，則第一層級識別結束，若否，則進入步驟4；

7、步驟4、根據(jù)所述過電壓信號確定零序電壓的峭度值和零序電壓的小波能譜熵值，根據(jù)所述零序電壓的峭度值和零序電壓的小波能譜熵值并基于弧光接地過電壓識別模型，判斷過電壓信號是否為弧光接地過電壓，若是，則第二層級識別結束，若否，則進入步驟5；

8、步驟5、根據(jù)所述過電壓信號確定三相電壓的峭度值和三相電壓的小波能譜熵值，根據(jù)所述三相電壓的峭度值和三相電壓的小波能譜熵值并基于單相接地過電壓識別模型，判斷過電壓信號是否為單相接地過電壓，若是，則第三層級識別結束，若否，則進入步驟6；

9、步驟6、根據(jù)所述過電壓信號確定三相電壓的小波能譜熵值、零序電壓的小波能譜熵值和三相電壓的頻率方差，根據(jù)所述三相電壓的小波能譜熵值、零序電壓的小波能譜熵值和三相電壓的頻率方差并基于鐵磁諧振過電壓識別模型，判斷過電壓信號是否為鐵磁諧振過電壓。

10、進一步地，所述零序電壓的均方根值的計算公式如下：

11、

12、其中，表示t時間段內零序電壓的均方根值，u(i)表示第i個采樣點的零序電壓值，n表示t時間段內的采樣點數(shù)量。

13、進一步地，所述零序電壓的峭度值和三相電壓的峭度值的計算公式如下：

14、

15、其中，表示t時間段內零序電壓或三相電壓的峭度值，δ表示對應電壓的采樣帶寬，fi表示第i個采樣點的對應電壓的中心頻率，fo表示基準中心頻率，e()表示計算中心距，w(δ，fi，t)表示t時間段內根據(jù)采樣帶寬和對應中心頻率計算獲得的包絡系數(shù)，f-1{}表示小波包變換，j表示虛數(shù)單位，e表示自然常數(shù)。

16、進一步地，所述零序電壓的小波能譜熵值和三相電壓的小波能譜熵值的計算公式如下：

17、

18、其中，h表示零序電壓或三相電壓的小波能譜熵值，j表示將第i個采樣點的對應電壓進行小波變換分解時的尺度數(shù)量，dj(i)表示第i個采樣點的對應電壓在第j個尺度上的小波系數(shù)，ej表示第j個尺度上的小波能譜，pj表示第j個尺度上的小波能譜占總能譜的比例。

19、進一步地，所述三相電壓的頻率方差的計算公式如下：

20、

21、其中，vf為三相電壓的頻率方差，f為三相電壓的頻率，p(f)表示三相電壓對應頻域信號的功率譜。

22、進一步地，所述鐵磁諧振過電壓識別模型包括基頻鐵磁諧振過電壓識別子模型、分頻鐵磁諧振過電壓識別子模型和高頻鐵磁諧振過電壓識別子模型；

23、所述基頻鐵磁諧振過電壓識別子模型用于根據(jù)三相電壓的小波能譜熵值判斷過電壓信號是否為基頻鐵磁諧振過電壓，所述分頻鐵磁諧振過電壓識別子模型用于根據(jù)零序電壓的小波能譜熵值判斷過電壓信號是否為分頻鐵磁諧振過電壓，所述高頻鐵磁諧振過電壓識別子模型用于根據(jù)三相電壓的頻率方差判斷過電壓信號是否為高頻鐵磁諧振過電壓。

24、進一步地，判斷過電壓信號是否為鐵磁諧振過電壓，包括：

25、步驟61、根據(jù)三相電壓的小波能譜熵值并基于基頻鐵磁諧振過電壓識別子模型，判斷過電壓信號是否為基頻鐵磁諧振過電壓，若是，則第四層級識別結束，若否，則進入步驟62；

26、步驟62、根據(jù)零序電壓的小波能譜熵值并基于分頻鐵磁諧振過電壓識別子模型，判斷過電壓信號是否為分頻鐵磁諧振過電壓，若是，則第四層級識別結束，若否，則進入步驟63；

27、步驟63、根據(jù)三相電壓的頻率方差并基于高頻鐵磁諧振過電壓識別子模型，判斷過電壓信號是否為高頻鐵磁諧振過電壓。

28、進一步地，所述分合閘過電壓識別模型、弧光接地過電壓識別模型、單相接地過電壓識別模型和鐵磁諧振過電壓識別模型是基于遺傳算法的模糊聚類分析算法訓練獲得。

29、第二方面，本發(fā)明提供一種基于多層分類的中性點不接地系統(tǒng)過電壓識別裝置，所述裝置包括：

30、構建單元，用于建立層級分類結構樹，所述層級分類結構樹包括設有分合閘過電壓識別模型的第一層級、設有弧光接地過電壓識別模型的第二層級、設有單相接地過電壓識別模型的第三層級以及設有鐵磁諧振過電壓識別模型的第四層級；

31、采樣單元，用于對中性點不接地系統(tǒng)的過電壓信號進行電壓采樣，所述過電壓信號包括三相電壓信號和零序電壓信號；

32、第一識別單元，用于根據(jù)所述過電壓信號確定零序電壓的均方根值和三相電壓的相似系數(shù)，根據(jù)所述零序電壓的均方根值和三相電壓的相似系數(shù)并基于分合閘過電壓識別模型，判斷過電壓信號是否為分合閘過電壓；

33、第二識別單元，用于根據(jù)所述過電壓信號確定零序電壓的峭度值和零序電壓的小波能譜熵值，根據(jù)所述零序電壓的峭度值和零序電壓的小波能譜熵值并基于弧光接地過電壓識別模型，判斷過電壓信號是否為弧光接地過電壓；

34、第三識別單元，用于根據(jù)所述過電壓信號確定三相電壓的峭度值和三相電壓的小波能譜熵值，根據(jù)所述三相電壓的峭度值和三相電壓的小波能譜熵值并基于單相接地過電壓識別模型，判斷過電壓信號是否為單相接地過電壓；

35、第四識別單元，用于根據(jù)所述過電壓信號確定三相電壓的小波能譜熵值、零序電壓的小波能譜熵值和三相電壓的頻率方差，根據(jù)所述三相電壓的小波能譜熵值、零序電壓的小波能譜熵值和三相電壓的頻率方差并基于鐵磁諧振過電壓識別模型，判斷過電壓信號是否為鐵磁諧振過電壓。

36、進一步地，所述鐵磁諧振過電壓識別模型包括基頻鐵磁諧振過電壓識別子模型、分頻鐵磁諧振過電壓識別子模型和高頻鐵磁諧振過電壓識別子模型；

37、所述基頻鐵磁諧振過電壓識別子模型用于根據(jù)三相電壓的小波能譜熵值判斷過電壓信號是否為基頻鐵磁諧振過電壓，所述分頻鐵磁諧振過電壓識別子模型用于根據(jù)零序電壓的小波能譜熵值判斷過電壓信號是否為分頻鐵磁諧振過電壓，所述高頻鐵磁諧振過電壓識別子模型用于根據(jù)三相電壓的頻率方差判斷過電壓信號是否為高頻鐵磁諧振過電壓。

38、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的基于多層分類的中性點不接地系統(tǒng)過電壓識別方法及裝置，通過建立多個分類層級的結構樹，并在每個層級中設定對應過電壓類型的識別特征，實現(xiàn)每個層級對一種過電壓類型的針對性識別，從而減少了過電壓識別處理數(shù)據(jù)的工作量，提高了過電壓識別的準確性和效率，并且通過多個層級實現(xiàn)多種過電壓類型的識別，提高了過電壓識別的全面性，進一步提高了過電壓識別的準確性和效率。