基于方向行波–小波熵的含DG配电网选线方法

DG (distributed generation)的接入将影响小电流接地系统单相接地暂态电气量的分布，增加了单相接地选线的难度。理论分析可知，含DG配电网单相接地故障时，故障零模网络不受DG接入位置的影响，据此基于小波包变换理论和信息熵理论，提出一种利用方向零模电流行波的故障选线方法。对零模电流行波进行小波包分解，得到相应的小波包频带系数，选取特定频带的小波包系数来求解能量熵，根据每条线路的能量熵值来确定故障线路。仿真结果表明，此方法能准确选出故障线路，不受故障距离、过渡电阻以及噪音的影响。

目前我国单相接地故障选线存在较多技术难题[1] [2] [3]，原因在于配电网的线路短而多，其网络结构十分复杂[4]；若发生单相接地故障，配电网无法建立一个有效的短路回路，使其接地电流非常微弱， 导致信号的检测显得十分复杂[5]；配电网的线路参数和结构不对称导致其实际运行中也有零序电流[6]。

目前分布式电源接入配电网已成为趋势[7]，但同时使得本来单向流动的电流可能会双向流动，也改变了其拓扑结构[8]，同时造成电压波动、注入电流谐波、潮流变化等影响，使得继电保护的“四性”得不到保障[9] [10]。由于DG (distributed generation)的接入不改变各线路首端零序电流间的幅值差与极性差，故较多文献对基于暂态零序量的选线法进行了研究[11] [12] [13] [14]。

文献[15]利用故障线路与非故障线路在高阻接地条件下暂态零序电流斜率值正负相反实现故障选线， 但其使用牛顿插值法造成其结果存在一定的误差，选线结果可靠性不高；文献[16] [17]使用VMD 法对零序电流进行分解， 但此法需要找到合适的分解层数， 否则会导致对信号的过分解或欠分解。文献[18]利用神经网络对数据训练，但没有合适的配电网模型，从而导致此法的可靠性较低。

针对以上方法的不足，本文利用在故障时携带大量故障信息的暂态，对方向行波的短时数据窗进行小波包变换，结合信息熵理论，求得各线路能量熵，以熵值的大小来衡量配电网的混乱程度来确定故障线路。仿真结果表明，该方法不受DG 接入位置的影响，且具有较强的抗过度电阻能力和抗噪能力。

2. 故障行波分析 图1 为含DG 的10 kV 小电流接地系统配电网示意图。T1 为110 kV/10.5 kV 主变压器，L 为消弧线圈电感，T2 为DG 并网变压器，并且其高压侧不接地。

配电网在发生故障后，由于互感另外两相也会出现行波[19]。

一般采用相模变换法进行解耦， 转化为三个独立的模量行波信号[20]。本文采用Clark 变换，其变换矩阵见式(1)： 02111 0333 111abcIIIIIIαβ−−= (1)