[发明专利]一种基于斯皮尔曼相关系数的输电线路故障检测方法

说明书

本发明公开了一种基于斯皮尔曼相关系数的输电线路故障检测方法。采集线路两侧每个时刻的三相电流瞬时值，计算获得线路两侧的正序故障分量、负序、零序电流的瞬时值，构造线路某侧的故障分量综合电流为同一时刻的正序故障分量电流、负序电流、零序电流瞬时值的叠加。以一个周波作为时间窗，利用时间窗内的故障分量综合电流，构造某线路的两个特征序列，计算两个特征序列之间的斯皮尔曼相关系数。时间窗每向前移动一点计算一次线路的斯皮尔曼相关系数，当该相关系数大于阈值0时，就判断该线路为故障线路。本方法不受过渡电阻、异常数据、电流互感器饱和等影响，在非全相运行、潮流转移中再故障也能够检测出故障线路，并且对信息同步性的要求不高。

技术领域

本发明涉及电网输电线路的故障检测技术领域。

背景技术

现有的保护算法大多是在基波相量体系下，利用傅氏算法得到工频相量再进行保护计算，但是傅氏算法会受到故障电流中衰减直流分量的影响，保护动作速度会受到滤波算法数据窗的限制，还存在抗干扰能力不足等问题。针对以上问题，国内外学者开始研究基于电流瞬时值波形的保护算法，但是在高阻接地故障、采样值异常、信息不同步、电流互感器(CT)饱和等情况下，已有故障检测算法的耐受度和准确性存在一定的不足。

文献(陈乐，薄志谦，林湘宁，等.基于波形相似度比较的线路快速纵联保护研究[J].中国电机工程学报，2017，37(17)：5018-5027)提出将线路某一侧的电流采样值取反，利用Hausdorff距离计算两侧电流波形的相似度，根据H距离的值构造保护判据。该算法需要附加异常数据的识别方法来剔除异常数据，并且没有考虑CT饱和的影响；

文献(孔德洪，吕飞鹏，韩康，等.基于采样值相关度的广域后备保护算法[J].电测与仪表，2017，54(9)：6-11)利用线路两侧电流的采样值构造出了两个信号序列，通过计算两个序列之间的相关度来识别故障线路，该方法对电流信号的同步性要求不高，但是高阻接地故障会影响算法的灵敏度，同样它没有考虑CT饱和的影响。

发明专利公开号CN106786424A，公开了“基于电流波形相似度的新能源场站送出线路纵联保护方法”。通过分析新能源并网线路两侧的故障电流波形的差异，计算两侧电流波形的皮尔逊相关系数来建立保护判据，但该方法仅适用于光伏、风电等新能源场站送出线路的保护，并且皮尔逊相关系数会受到异常数据的影响。

针对上述方法存在的问题，本发明提出一种基于斯皮尔曼相关系数的输电线路故障检测方法。与现有方法相比，本发明提出的输电线路故障检测方法的优势是检测故障线路准确，有更强的抗干扰能力，不受过渡电阻、噪声、异常数据等因素的影响，并且有更强的耐同步误差和抗CT饱和的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于斯皮尔曼相关系数的输电线路故障检测方法，它能有效地解决保护算法在高阻接地故障、采样值异常、信息不同步、CT饱和等情况下灵敏度不足的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

步骤一、采集线路mn两侧每个采样时刻的三相电流瞬时值i_ma、i_mb、i_mc、i_na、i_nb、i_nc，根据瞬时对称分量法，分别计算线路mn两侧的正序电流瞬时值i_m1、i_n1，负序电流瞬时值i_m2、i_n2，零序电流瞬时值i_m0、i_n0，其中，m、n为被检测线路两侧的母线编号；