[發明專利]一種基于斯皮爾曼相關系數的輸電線路故障檢測方法

有效

• 申請號: 201910322248.2
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN109975661B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 童曉陽;溫豪
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 51232 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 葛啟函

1.一種基于斯皮爾曼相關系數的輸電線路故障檢測方法，包括以下步驟：

步驟一、采集線路mn兩側每個采樣時刻的三相電流瞬時值i_ma、i_mb、i_mc、i_na、i_nb、i_nc，根據瞬時對稱分量法，分別計算線路mn兩側的正序電流瞬時值i_m1、i_n1，負序電流瞬時值i_m2、i_n2，零序電流瞬時值i_m0、i_n0，其中，m、n為被檢測線路兩側的母線編號；

式(1)中，i_a、i_b、i_c分別為A相、B相、C相三相電流的瞬時值，i_a1、i_a2、i_a0分別表示A相正序、負序、零序電流瞬時值，S₉₀＝e^-j90°為移相算子，它表示將當前時刻向后，即向時間減小方向移動90°對應的時間間隔，S₉₀(i_b)表示將B相電流i_b的當前時刻向后移動90°對應的時間間隔后相應時刻的瞬時值，S₉₀(i_c)表示將C相電流i_c的當前時刻向后移動90°對應的時間間隔后相應時刻的瞬時值；

所述線路mn兩側正序電流瞬時值i_m1、i_n1，負序電流瞬時值i_m2、i_n2、零序電流瞬時值i_m0、i_n0均分別采用線路mn兩側的A相正序、負序、零序電流瞬時值；

分別將線路mn兩側當前時刻的正序電流瞬時值減去兩個周波前的瞬時值，得到線路mn兩側的正序故障分量電流瞬時值Δi_m1、Δi_n1；

步驟二、構造線路m側或n側的故障分量綜合電流，它們為m側或n側同一時刻的正序故障分量電流、負序電流、零序電流瞬時采樣值的疊加，線路mn兩側的故障分量綜合電流的瞬時值i_mz、i_nz計算如下：

式(2)中，i_mz、i_nz分別表示線路m側、n側的故障分量綜合電流瞬時值，Δi_m1、i_m2、i_m0分別表示線路m側的正序故障分量電流、負序電流、零序電流在同一采樣時刻的瞬時值，Δi_n1、i_n2、i_n0分別表示線路n側的正序故障分量電流、負序電流、零序電流在同一采樣時刻的瞬時值；

步驟三、以一個周波作為固定時間窗，從當前時刻向后追溯一個時間窗的線路mn兩側歷史數據組成該線路的兩個原始序列；針對這兩個原始序列，根據式(3)構造所述線路的兩個特征序列x、y：

式(3)中，x(k)、y(k)分別表示構造出的兩個特征序列x、y在第k個采樣點的瞬時值，N表示該時間窗內電流采樣點的個數，i_mz(k)、i_nz(k)分別表示線路mn兩側時間窗內第k個采樣點的故障分量綜合電流的瞬時值；|i_mz(k)|、|i_nz(k)|分別表示線路兩側時間窗內第k個采樣點的故障分量綜合電流瞬時值的絕對值；

步驟四、計算時間窗內兩個特征序列x、y之間的斯皮爾曼相關系數r；

首先分別對時間窗內的特征序列x、y中的N個數據按照從小到大進行排序，依據每個數據在總體數據中的排序位置為其分配一個相應的等級數；排序位置第1的數據分配的等級數為1，排序最后的數據分配的等級數為N，若排序位置在第k和k+1的兩個數據的大小相等，則它們分配的等級數為它們的平均排序位置，即(k+k+1)/2；

然后將所述的特征序列x、y中的每個原始數據分別替換成各自的等級數，設R_k表示x中的第k個數據x(k)的等級數，S_k表示y中的第k個數據y(k)的等級數，形成兩個等級數序列R、S；

最后計算等級數序列R和S之間的斯皮爾曼相關系數r，計算公式如下：

式(4)中，為等級數序列R的平均值，為等級數序列S的平均值，即：

步驟五、將時間窗隨著采樣時刻向前移動，每向前移動一點就計算一次該線路的兩個特征序列x、y之間的斯皮爾曼相關系數r；當被測線路的斯皮爾曼相關系數r大于閾值0時，則判斷該線路為故障線路。