[发明专利]一种基于模式识别的交流线路故障选相方法

说明书

本发明涉及一种基于模式识别的交流线路故障选相方法，电力系统继电保护技术领域。为交流线路三个相，分别配置选相元件，当线路发生故障时，由电磁暂态仿真分别获得线路全长内含有一相故障和不含该相故障下的量测端该相电流曲线簇；对其求取绝对值后选取时窗为1ms，映射到PCA空间；在PCA聚类空间，该相故障形成一个聚类中心，该相未故障形成一个聚类中心，且两者是以q1＝5为界，即当q1≤5为该相未故障，当q1>5为该相故障。本发明保护判据简洁可靠，较传统的保护，其自适应的能力较强。采用数据驱动的方法实现故障选相，较传统的故障选相的鲁棒性好。

技术领域

本发明涉及一种基于模式识别的交流线路故障选相方法，电力系统继电保护技术领域。

背景技术

高压输电线路发生故障后，准确快速地选择出故障相别对于保证继电保护装置的正确动作、有选择地切除故障相(对于综合重合闸)具有非常重要的意义。保护广泛采用的选相原理可分为：利用工频量的传统选相原理和利用暂态量的选相原理。传统的故障选相主要是基于工频量，采用突变量选相与稳态量选相相结合的方案，其性能相对稳定，但速动性受自身原理的限制；利用暂态量的选相元件配合于行波保护或边界保护，可以满足超、特高压输电线路快速地切除故障的要求，并给综合重合闸提供依据。

基于PCA(主成分分析，Principal Component Analysis)的故障选相元件的原理是若A相故障，由于存在大电流的流通通路，A相线路量测端检测到的故障电流在短时窗内总的趋势是增加的；若B相故障，A相未故障，A相线路量测端检测到故障行波是B相耦合到A相的故障行波，其故障分量总体上是围绕时间轴变化的。这样，可在输电线路每相安装一个故障基于PCA聚类分析的故障选相元件，即PCAa、PCAb和PCAc，并根据PCA的聚类结果选出故障相。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种基于模式识别的交流线路故障选相方法，用以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种基于模式识别的交流线路故障选相方法，为交流线路三个相，分别配置选相元件，当线路发生故障时，由电磁暂态仿真分别获得线路全长内含有一相故障和不含该相故障下的量测端该相电流曲线簇；对其求取绝对值后选取时窗为1ms，映射到PCA聚类空间；在PCA聚类空间，该相故障形成一个聚类中心，该相未故障形成一个聚类中心，且两者是以q1＝5为界，即当q1≤5为该相未故障，当q1>5为该相故障，q1为故障行波选取1ms的数据并映射到PCA聚类空间中第一主成分(PC1)轴上的投影值。

具体步骤为：

第一步、利用仿真数据形成历史样本：为交流线路三个相，A相、B相和C相分别配置选相元件PCAa、PCAb和PCAc，当线路发生故障时，由电磁暂态仿真分别获得线路全长内含有A相故障(A相故金属性接地故障，故障初始相角为90°；AB两相故障和AB两相接地故障；AC两相故障和AC两相接地故障；ABC三相故障和ABC三相接地故障)和不含A相故障(B相接地故障、C相接地故障、BC两相故障和BC两相接地故障)下的量测端A相电流曲线簇；

第二步、将仿真获得故障电流求取绝对值；