[发明专利]一种基于随机矩阵的输电线路故障检测方法

说明书

本发明公开一种基于随机矩阵的输电线路故障检测方法，分别获取一个线路两端n个采样值的三相电流，计算获得正序电流故障分量、负序分量、零序分量序列，对各序列分别进行复制、平移处理，扩展形成各序列的矩阵，再叠加噪声矩阵，形成各序列的原始随机矩阵；采用随机矩阵理论，将原始随机矩阵变换为标准矩阵积；计算标准矩阵积的复数特征值，根据特征值，计算得到该线路电流分量序列的平均谱半径；构造了输电线路故障检测的两个判据，确定阈值，将平均谱半径小于阈值的线路判断为故障线路。本发明能够准确检测故障线路，不受故障点位置、故障类型、系统运行方式、潮流转移、系统振荡的影响，能够识别出高阻接地故障，具有较好的抗异常数据能力。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域的技术领域，具体涉及一种基于随机矩阵的输电线路故障检测方法。

背景技术

电网是国民经济的命脉，在如此庞大规模的电力网络下如何准确快速地识别出故障元件并进行切除是保证整个电力系统安全稳定运行的前提。已有的故障检测方法大多数是在基波相量体系下进行计算的，但是傅氏滤波算法的精度易受故障时衰减直流分量的影响，并且在连续出现几个不良数据时，插值法也无法根据相邻数据修正不良值，可造成故障检测的误判。

现有技术中，一种不在基波相量体系下的站域保护算法，该算法利用一段时间线路两端故障电流的采样值计算两端故障电流的灰色关联程度，根据时间序列的关联程度的相对大小来识别故障线路。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于随机矩阵的输电线路故障检测方法，以解决现有输电线路故障检测方法大多是在基波相量体系下进行计算的，其算法精度易受故障时衰减的直流分量影响问题。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

提供一种基于随机矩阵的输电线路故障检测方法，其包括：

S1、分别获取一个线路两端n个采样值的三相电流，根据该采样值分别计算得到该线路两端的正序电流故障分量序列、负序电流分量序列和零序电流分量序列，对各电流分量序列分别进行复制、平移处理，扩展形成各序列的矩阵，再叠加噪声矩阵，形成各电流分量序列的原始随机矩阵；

S2、基于随机矩阵理论，将原始随机矩阵变换为标准矩阵积矩阵；

S3、计算标准矩阵积的特征值，根据特征值，分别计算得到该线路正序电流故障分量序列、负序电流分量序列和零序电流分量序列的平均谱半径；

S4、构造线路故障判据：

首先对某线路的负序电流分量序列和零序电流分量序列进行计算，得到的两个平均谱半径中的小者作为该线路的平均谱半径，将其与阈值进行比较，如果线路的平均谱半径小于阈值时，则判断该线路为不对称故障；

如果不含负序和零序电流，将正序电流故障分量序列计算得到的平均谱半径与阈值进行比较，若该平均谱半径小于阈值时，则判断该线路为对称故障。

优选地，对各电流分量序列分别进行复制、平移处理，扩展形成各电流分量序列的矩阵，再分别叠加噪声矩阵，形成各电流分量序列的原始随机矩阵，具体方法为：

将线路两端n个采样时刻的电流分量序列排成两行，组成矩阵X_orignal：

其中，Δx₁(i)表示线路一侧i时刻的电流故障分量，-Δx₂(i)表示线路对侧i时刻的电流故障分量取反后的变量，此处的i与k指代的意思相同，k-n+1,k-n+2,…,k分别为各采样时刻，X_orignal为一个2×n的矩阵；

将X_orignal的两行复制m-1次，再向下平移，扩展形成2m×n的矩阵X_copy：