[發明專利]一種基于二維判斷平面的新型混合補償線路暫態量方向保護方法

有效

• 申請號: 201910553685.5
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110380389B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 束洪春;花斌;田鑫萃;袁小兵
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于二維判斷平面的新型混合補償線路暫態量方向保護方法，其特征在于：首先，建立樣本數據庫，沿各段線路全長設置不同故障距離下故障初相角為正和為負的金屬性單相接地故障，獲取量測端含故障相的線模故障電流數據；其次，對含故障相的線模電流到達量測端之前的2個采樣點，到達量測端之后的18個采樣點進行主成分分析，得到以第一主成分PC₁和第二主成分PC₂形成的以“線路PM段故障”、“線路MN段UPFC左側故障”、“線路MN段UPFC右側故障”為3個聚類簇的二維判斷平面；然后，估算測試樣本的故障初相角；最后利用測試樣本在二維判斷平面的投影值與3個聚類簇的聚類中心的歐氏距離的最小值構造方向保護判據，其中，UPFC為統一潮流控制器；

具體步驟為：

Step1：建立歷史樣本故障數據，沿各段線路全長每隔5千米設置故障，過渡電阻設為0Ω，故障初相角分別為90°，-90°，不考慮母線故障和新型混合補償裝置安裝處故障；量測端M獲得含故障相的線模故障電流m個歷史樣本數據，m為歷史樣本的數目；每條歷史樣本選取故障電流到達量測端之前的2個采樣點，故障電流到達量測端之后的18個采樣點，利用歷史樣本構成m×20的矩陣并進行PCA分解，得到以第一主成分PC₁和第二主成分PC₂形成的以“線路PM段故障”、“線路MN段UPFC左側故障”、“線路MN段UPFC右側故障”為3個聚類簇的二維判斷平面；

Step2：測試數據的估算故障初相角：

設故障發生時刻為t₀，故障前的瞬間，故障點電壓為經過τ秒傳播至量測端M，此時，t＝t₀+τ對應于量測端的電壓為故障點電壓為將F點與M端之間的線路視為二端口網絡，輸電線路的參數為：A＝D＝coshγx，B＝Z_csinhγx，則故障點電壓為：

其中，為量測端電流；

則故障初相角為：

θ₀＝θ₁-ωτ (3)

上式中，τ為電壓行波從故障點傳播至M端的時間，單位為s，ω為系統頻率，單位為rad/s，故障初相角與故障前量測端電壓、電流和故障位置均有關系，若采用故障前的量測端電壓相角θ_M來代替故障初相角θ₀，則定義兩者之間的角度誤差為：

θ′＝θ_M-θ₀ (4)

Step3：根據測試數據的故障初相角，計算測試數據與二維判斷平面“線路PM段故障”、“線路MN段UPFC左側故障”、“線路MN段UPFC右側故障”3個聚類簇聚類中心的歐氏距離；

若故障初相角θ₀∈(0°,90°]，則以90°的故障歷史樣本形成的PCA空間求聚類中心；

若故障初相角θ₀∈[-90°,0°)，則以-90°的故障歷史樣本形成的PCA空間求聚類中心；

歐氏距離的計算公式為：

式中，n表示所采用的主成分投影值的個數，即q₁和q₂；N_j為不同故障情況的PCA空間聚類中心；q’_k為測試數據在PCA空間中的投影值；q₁和q₂為第一主成分PC₁和第二主成分PC₂在3個聚類簇的二維判斷平面的投影值；

Step4：利用計算所得距離中的最小值，構成方向元件判別式并進行故障方向判別；

判別式為：

d_min＝(d₁,d₂,d₃) (6)

判斷依據為：