[發(fā)明專利]利用波形時域特征聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410197421.8
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103941162A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭謀發(fā);嚴(yán)敏;楊耿杰;高偉;繆希仁
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能配電系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用波形時域特征聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法。

背景技術(shù)

我國6~35kV配電網(wǎng)主要采用小電流接地方式。在小電流接地方式下單相接地故障發(fā)生率最高，占配電網(wǎng)故障的80%以上。小電流接地系統(tǒng)由于中性點和大地之間沒有直接的電氣聯(lián)系或串接了電抗器，因此短路電流很小，且三相之間的線電壓仍然保持對稱，對負(fù)荷的供電沒有影響，因此在一般情況下允許再繼續(xù)運行1~2小時，而不必立即跳閘。但在單相接地以后，小電流接地故障引起的過電壓可能會進(jìn)一步擴大成兩點或多點接地短路，危害電網(wǎng)絕緣，導(dǎo)致事故擴大。因此，當(dāng)發(fā)生小電流接地故障后需要盡快選出故障線路加以處理。中性點不接地系統(tǒng)在實際應(yīng)用中采用比幅、比相原理選線可以達(dá)到很高的準(zhǔn)確率，但當(dāng)諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，由于消弧線圈的補償作用，系統(tǒng)故障電流微弱，給故障選線造成很大的影響。故諧振接地系統(tǒng)故障選線一直是配電網(wǎng)故障選線中的難點，進(jìn)一步研究諧振接地系統(tǒng)故障選線方法具有重要的理論和實際意義。

目前國內(nèi)外的選線方法主要為利用故障穩(wěn)態(tài)量與故障暫態(tài)量的選線方法。其中利用故障穩(wěn)態(tài)量的選線方法易受線路長度、過渡電阻大小以及各種測量誤差和噪聲的影響。利用故障暫態(tài)量的選線方法由于故障暫態(tài)電流中包含了豐富的故障信息，故障暫態(tài)電流值達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流的幾倍到幾十倍，運用故障暫態(tài)量進(jìn)行故障選線成為學(xué)者研究的熱點。但暫態(tài)過程十分復(fù)雜且時間短，如何對暫態(tài)信號進(jìn)行處理和分析成為利用暫態(tài)信息選線的難點。近年來，也有學(xué)者利用故障線路與非故障線路零序電流波形間的相似性進(jìn)行故障選線。

現(xiàn)有的利用故障后暫態(tài)零序電流波形間的相似性實現(xiàn)諧振接地系統(tǒng)故障選線的方法中，只通過故障后非故障線路的充放電過程相似或觀察仿真后的零序電流波形相似現(xiàn)象來描述零序電流波形間的相似性，均無對其相似性原理進(jìn)行說明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用波形時域特征聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，該方法提高了故障選線的自動化程度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種利用波形時域特征聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，包括以下步驟：

步驟1：對諧振接地系統(tǒng)單相接地故障后各線路半個周波暫態(tài)零序電流波形進(jìn)行直方圖分解，得到反映故障后各線路暫態(tài)零序電流波形的時域分布特征的直方圖；基于故障后各線路暫態(tài)零序電流波形的時域分布特征，采用反映狀態(tài)差異的相對熵建立包含故障后各線路暫態(tài)零序電流波形極性信息的相對熵矩陣S；

步驟2：建立包含故障后各線路暫態(tài)零序電流波形幅值信息的綜合幅值矩陣F₃；

步驟3：結(jié)合相對熵矩陣S和綜合幅值矩陣F₃建立包含暫態(tài)零序電流波形的故障信息的綜合相對熵特征矩陣XS，利用免閾值設(shè)定的模糊核聚類算法對所述綜合相對熵特征矩陣XS進(jìn)行聚類，進(jìn)而判別故障線路。

進(jìn)一步的，在步驟1中，按如下方法對各線路半個周波暫態(tài)零序電流波形進(jìn)行直方圖分解：

首先在時間軸上將暫態(tài)零序電流波形分成p個時段，進(jìn)而在幅值軸上將每個時段內(nèi)的暫態(tài)零序電流波形分成q個區(qū)間，統(tǒng)計各時段內(nèi)每個區(qū)間的采樣點數(shù)N_G；將采樣點數(shù)N_G和對應(yīng)時段的總采樣點數(shù)zd的比值作為波形分布系數(shù)，得到暫態(tài)零序電流波形的直方圖。

進(jìn)一步的，在步驟1中，按如下方法建立反映故障后各線路暫態(tài)零序電流波形極性信息的相對熵矩陣S：