[發明專利]一種基于電流暫態量主成分聚類分析的纜-線混合輸電線路的故障區段識別方法

有效

• 申請號: 201410021417.6
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103744002A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 束洪春;蘇玉格;黃沈峰
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于電流暫態量主成分聚類分析的纜-線混合輸電線路的故障區段識別方法，屬于電力系統故障測距技術領域。

背景技術

近年來，隨著電力事業的發展，輸電線路電壓等級和輸送容量逐步提高，架空和電纜混合輸電線路在高壓輸配電工程中應用越來越廣泛。當輸電線路發生故障時，快速準確地確定故障點和排除故障，對于提高供電可靠性，減少停電時間具有重要意義。對于架空和電纜混合輸電線路的故障定位來說，兩段線路不同的特性阻抗和傳播常數是影響其準確性的兩個主要因素。

由于在架空和電纜混合輸電線路的接頭，波阻抗不連續，當行波傳播至接頭處會發生折、反射，使得量測端的行波波形變得復雜，正確識別行波波頭的難度增大。此外，不同區段發生故障，故障行波的傳播規律也不同，因此，對于纜線混合線路的行波測距，故障區段的識別就變得十分重要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于電流暫態量主成分聚類分析的纜-線混合輸電線路的故障區段識別方法，用以解決不同區段輸電線路故障區段的識別，以便更精確的故障定位；同時利用對故障數據進行絕對值運算，可以有效的規避故障初始角對故障區段的判別。

本發明的技術方案是：一種基于電流暫態量主成分聚類分析的纜-線混合輸電線路的故障區段識別方法，當線-纜混合的輸電線路發生故障時，求取電纜量測端獲得的故障相電流行波數據分量的絕對值，再利用主成分聚類分析方法進行纜-線混合輸電線路故障區段的判別；根據故障位于電纜段、架空輸電線路段故障相電流分量絕對值在第一成分（PC₁）軸上的投影值q_-1的正、負來區分故障區段：若投影值q_-1的符號為正，則判定故障位于架空線路段，若投影值q_-1的符號為負，則判定故障位于電纜段。

所述方法的具體步驟如下：

（1）設置故障點：將繼電器R1安裝在電纜段的母線側，沿纜-線混合輸電線路模型等距離設置故障點，通過電磁暫態仿真軟件PSCAD將所有的故障點進行遍歷，繼電器R1得到故障相電流行波數據分量；

（2）故障樣本數據的預處理：將繼電器R1獲得的故障相電流行波數據分量進行預處理（尋找故障時刻、并取絕對值和歸一化），并截取故障點處的短視窗數據用以顯示和主成分聚類分析；

（3）構建主成分聚類空間：對得到的預處理數據進行主成分分析，構建由第一主成分（PC₁）和第二主成分（PC₂）為軸的主成分聚類空間；?

（4）故障樣本數據的投影：當纜線混合輸電線路發生故障時，將量測端獲得的故障數據進行數據預處理，然后投影在主成分聚類空間內，得到其在第一主成分（PC₁）軸上的投影值q₁；

（5）主成分聚類分析：根據投影值q₁的正負識別判斷故障區段：

若???????????????????????????????????????????????，則為架空線區段故障；

若，則為電纜區段故障。

所述故障點的初始角取90°和-90°，故障類型為單相接地故障。

所述故障點處短時窗為故障前2us和故障后8us。

本發明的原理是：當電纜和架空混合輸電線路發生故障時，于電纜端觀測，若故障位于架空線路段，故障初始行波在電纜和架空線路的連接點發生折射，折射系數小于1,經由電纜段傳播至量測端，衰減較為嚴重，若故障位于電纜段，故障初始行波不經過纜-線混合的接頭，不存在折、反射，因此量測端檢測到的故障初始行波的幅值和陡度較大。利用主成分聚類分析可以凸顯這一差異，進而實現電纜和架空混合輸電線路故障區段的判別。主成分聚類分析表明：當故障發生在架空線路段，其故障相電流分量的絕對值經主成分分析在PC₁軸上的投影值為正，當故障發生在電纜段，其故障相電流分量的絕對值經主成分聚類分析在PC₁軸上的投影為負。

本發明的有益效果是：