[發(fā)明專利]一種利用饋線零序電流主成分分析和證據(jù)理論融合的弧光接地故障連續(xù)選線方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310336149.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN103424668A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 束洪春;高利;段瑞敏;朱夢夢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/08
• 分類號(hào): G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用饋線零序電流主成分分析和證據(jù)理論融合的弧光接地故障連續(xù)選線方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

配電網(wǎng)覆蓋面廣，且直接面對(duì)用戶為其提供用電服務(wù)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)單相接地故障約占配電網(wǎng)故障的80%。配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)即為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，屬小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生故障會(huì)影響非故障相對(duì)地電壓致其升高，電壓升高會(huì)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的絕緣產(chǎn)生破壞；特別是間歇性電弧接地，會(huì)引起弧光過電壓，該電壓通過破壞系統(tǒng)絕緣進(jìn)而發(fā)展成相間或多點(diǎn)接地短路，引起系統(tǒng)過電壓，從而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行，因此必須準(zhǔn)確、快速找到故障線路并及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行排除。

近年來國內(nèi)外基于暫態(tài)量選線的研究成果大量涌現(xiàn)，但仍有一些問題有待解決和完善。在小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障中，弧光接地故障占了很大一部分。常見的弧光接地故障可以分為瞬時(shí)性弧光接地，間歇性弧光接地和永久性弧光接地三種。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生弧光接地故障時(shí)，接地點(diǎn)形成的電弧可等效為一個(gè)高度非線性的阻抗，因此接地點(diǎn)電弧在熄滅和重燃過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波和高頻成分，對(duì)饋線故障零序電流成分發(fā)生較大變化，這給弧光接地故障選線造成了很大困難。

連續(xù)選線方法是指充分利用單相接地故障持續(xù)過程中的零序電流信號(hào)，不僅僅依賴于某一段故障信號(hào)作為選線依據(jù)的選線方法。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，規(guī)程規(guī)定可以繼續(xù)帶故障運(yùn)行1~2個(gè)小時(shí)，這為連續(xù)故障選線方法較好的應(yīng)用于小電流接地系統(tǒng)弧光接地故障選線提供了時(shí)間條件。

主成分分析主要是通過對(duì)協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征分解，以得出數(shù)據(jù)的主成分（即特征向量）與它們的權(quán)值（即特征值）。該方法已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)集的分析和簡化。通過主成分分析的數(shù)據(jù)集，其維數(shù)得到減少，但保持了數(shù)據(jù)對(duì)方差貢獻(xiàn)最大的特征。證據(jù)理論是一種不確定推理方法，可將在不同識(shí)別框架下對(duì)同一事物的判斷結(jié)果進(jìn)行融合，給出不同結(jié)果對(duì)應(yīng)的概率分配。基本信度分配函數(shù)的確定是證據(jù)融合方法的前提，證據(jù)理論融合規(guī)則是證據(jù)融合方法的關(guān)鍵。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生弧光接地故障，其故障暫態(tài)零序電流中包含了大量不同類型的暫態(tài)信息，數(shù)據(jù)集的維度很大，若利用PCA對(duì)零序電流主成分進(jìn)行提取，在降低數(shù)據(jù)維度的同時(shí)保持主信號(hào)的特征，再通過證據(jù)理論對(duì)零序電流主成分值的置信度進(jìn)行概率分配和多組融合，根據(jù)綜合基本信度來判定故障線路，將有效減少干擾信號(hào)的影響，提高選線方法的可靠性。藉此，提出一種利用饋線零序電流主成分分析和證據(jù)理論融合的弧光接地故障連續(xù)選線方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種利用饋線零序電流主成分分析和證據(jù)理論融合的弧光接地故障連續(xù)選線方法，以用于解決弧光接地故障選線困難的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種利用饋線零序電流主成分分析和證據(jù)理論融合的弧光接地故障連續(xù)選線方法，當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生弧光接地故障后，選線裝置啟動(dòng)并記錄各饋線零序電流數(shù)據(jù)；首先通過各饋線零序電流的數(shù)據(jù)計(jì)算廣義零序電流，并將其作為母線的零序電流；然后根據(jù)三個(gè)時(shí)窗內(nèi)截取的三段饋線零序電流和母線零序電流的錄波數(shù)據(jù)，分別構(gòu)建三個(gè)零序電流矩陣，并對(duì)其進(jìn)行主成分分析，得到三個(gè)零序電流矩陣的第一主成分值；最后采用基本信度分配函數(shù)分別計(jì)算各成分值的基本信度值及三個(gè)零序電流矩陣的不確定度，得到由基本信度值和不確定度組成的三組值，再根據(jù)證據(jù)理論融合規(guī)則將三組值融合為一組綜合基本信度值，并將分析結(jié)果中最大綜合基本信度值對(duì)應(yīng)的饋線視為故障饋線。

所述選線方法的具體步驟如下：

A、計(jì)算廣義零序電流i(k)，并將其作為母線零序電流的數(shù)據(jù)：

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式中：i_0j(k)表示編號(hào)為j的饋線其零序電流在k采樣點(diǎn)時(shí)的幅值，j=1,2,3…N為饋線的編號(hào)，N為饋線條數(shù)；k=1,2,3…K為采樣點(diǎn)編號(hào)，K為零序電流數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)量；

B、根據(jù)三個(gè)時(shí)窗內(nèi)截取的三段N條饋線在N-1個(gè)零序電流數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)上的零序電流數(shù)據(jù)和母線在N-1個(gè)零序電流數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)上的零序電流數(shù)據(jù)，構(gòu)建三個(gè)（N+1）×（N-1）階零序電流矩陣i，并對(duì)其進(jìn)行主成分分析，得到三個(gè)零序電流矩陣的第一主成分值：