0 引言
谐振接地系统发生单相接地故障时，由于接地故障电流中暂态电容电流和暂态电感电流频率、幅值差别明显，不能相互补偿，因此基于故障暂态信号的选线方法一直是谐振接地系统故障选线的研究热点。基于小波包分析与样本熵的谐振接地系统故障选线新方法，构造了新的暂态故障信号特征量，可以作为改善现有故障暂态选线方法缺陷的一种思路。仿真实验证明了该方法的有效性和可靠性。
1 选线流程
1）对三相电压和电流进行数据采集，采样率为6.4kHz。
2）判断故障相，依据故障相电压的降低和非故障相电压的升高。
3）提取故障电流分量，N为每周波的采样点数：△i(k)=i(k)-i(k-3N)。
4）对各条线路的故障相故障电流分量进行4层小波包分解，对各频带进行重构。根据公式(9)计算
，对应得到K×J的数据矩阵A。K为总出线数，J等于16。
5）初始化预判据P1,P2,……,PK为0，比较矩阵A每列数据的大小，最小值所在线路对应的预判据加1。为了提高选线的可靠性，在比较每列数据大小时，定义可靠系数Krel，它表示第j列中次小值与最小值的比值，如式(10)所示。当Krel小于等于设定值
时，认为最小值不存在，对应线路的预判据不变。根据各种接地情况下的仿真实验，
设为1.1。
(10)
6）对预判据除以16进行归一化处理，最大值PNm所属线路即为故障线路。
母线故障时，各条出线的故障特征相似度较高，不存在某条线路的预判据显著大于其他预判据的情况，而且预判据的值普遍较小。为了区分母线故障，先按照正常的选线流程得到PNm，设定阈值
，当
时认为是线路故障，否则认为是母线故障。经过大量仿真实验设定
为0.5。
对于6条出线的谐振接地系统，选线流程如图3所示：
图3 故障选线流程图
利用Matlab的SimPowerSystems工具箱搭建一个具有6条出线的缆线混合系统的谐振接地系统仿真模型，如图4所示。线路参数参考文献，架空线参数：正序电阻为0.096Ω/km，零序电阻为0.23Ω/km，正序电感为1.22mH/km，零序电感为3.66mH/km，正序电容为0.011F/km，零序电容为0.007F/km。电缆线路参数：正序电阻为0.11Ω/km，零序电阻为0.34Ω/km，正序电感为0.52mH/km，零序电感为1.54mH/km，正序电容为0.29F/km，零序电容为0.19F/km。
根据式(11)和式(12)计算消弧线圈的电感L和电阻RL：
(11)
(12)
消弧线圈的补偿度v取5%，有功损耗取感性损耗的3%，即P取0.03，CΣ为线路对地电容之和，通过计算L取0.7351H，RL取6.9245Ω。谐振接地系统发生单相接地故障时，故障特征主要与故障电阻Rf、故障角q、故障距离lf有关，表1给出了部分故障与仿真的选线结果。
通过仿真结果可以看到，在各种情况下本方法均可以得到正确的选线结果，选线裕度较大。线路故障时，故障线路的预判据明显大于其他线路。应该指出的是，故障线路的预判据不一定为1，即故障信号在各尺度上的样本熵值不一定均为最小。母线故障时，各条出线的预判据均比较小。小波包重构信号累积和的样本熵反映了信号在不同尺度上的复杂度和细节特征，故障信息可以得到更充分的利用。该方法适用于装设了三相电流互感器的配网系统。
表1 故障选线结果
3 结语
基于小波包分析与样本熵的多尺度信号复杂度分析方法，可以很好地反映故障线路和非故障线路故障相暂态电流信号的差异，进而实现故障选线。大量的仿真实验分析证明，该方法可靠性高，对故障信息的利用较为充分，适用于缆线混合网络，对不同的故障距离、故障角和接地电阻均可以正确选线。如何将算法推广应用到现场实际以及如何构造新的选线判据以进一步提高选线性能将是今后研究的重点内容。
参考文献:
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