[发明专利]一种基于角度相似度的配电网故障选线方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于角度相似度的配电网故障选线方法及系统，该方法包括历史样本向量采集，基于模糊聚类算法获取故障和非故障聚类中心，然后通过监测配电网零序电压值，采集的被保护馈线的实时特征向量；并计算实时特征向量与故障聚类中心、非故障聚类中心的角度相似度；利用角度相似度对故障线进行判断；突破了传统保护方法中需要将电气参数与保护整定值进行比较来判断系统运行状态的瓶颈，无需设置保护整定值；同时，通过融合多种故障选线方法中的故障特征量作为保护评判指标，在选线过程受到干扰的情况下，本方法仍然可以准确地进行选线保护；且具有无需设置保护整定值，选线结果准确，抗干扰能力强等特点。

技术领域

本发明属于配电网故障相选线领域，特别涉及一种基于角度相似度的配电网故障选线方法及系统。

背景技术

当前国内外配电网主要采用小电流接地方式，当线路发生单相接地故障后，接地故障电流值较小，故障特征参数难以准确检测，加之负荷的谐波干扰、现场外部环境干扰以及故障选线方案自身存在缺陷等其他因素影响，现有的故障选线方案在实际运行时效果很不理想。因此小电流接地系统单相接地故障选线问题一直是电力行业研究的重点问题。

当前配电网选线方案可以划分为三大类。第一类是基于稳态故障特征量的保护方案，在单相接地故障发生后，根据故障馈线与非故障馈线的稳态零序电流的差异进行故障选线，主要方法包括残流增量法、负序电流法等。第二类是基于暂态故障特征量的保护方案，与基于稳态故障特征量的保护方法相比，在有效频带内具有更加明显的故障信息，可以有效提高故障判断的正确率。然而，由于这类方法一般需要借助小波包分解等数学方法提取特定频带中的故障特征信息，在这个处理过程中极易造成故障特征信息丢失。第三类是基于注入信号的接地故障选线方法，向配电网中输入一个特征信号，并实时检测输入信号在线路中的流动情况实现故障选线，如注入变频信号法。但此类方法需要在原配电网的基础上增设额外的设备，且谐波信号对注入信号的干扰作用也将影响选线结果。

以上传统的故障保护方法大多基于单一故障特征量，大大降低了故障选线准确率，国内外亟需一种结合多种故障特征量，并且抗干扰能力强的选线方法来保障选线结果准确性。

发明内容

本发明提供了一种基于角度相似度的配电网故障选线方法及系统，通过运用模糊聚类算法对故障特征量进行综合处理，有效融合多种保护方案，实现各方案之间的优势互补，故障发生后通过角度相似度判断各馈线故障状态，最终实现故障准确选线。

本发明提供了技术方案如下：

一方面，一种基于角度相似度的配电网故障选线方法，包括：

历史样本向量采集：采集正常运行状态和故障状态下配电网的历史样本特征向量，并对历史样本特征向量进行归一化处理；

所述历史样本特征向量至少包含s个配电网的特征指标；

获取故障和非故障聚类中心：通过模糊聚类算法对历史样本特征向量进行分类，得到故障聚类中心和非故障聚类中心；

监测配电网零序电压值：当配电网系统零序电压超过预设的阀值时，采集被保护馈线的实时特征向量；

其中，为系统相电压值；

角度相似度计算：计算实时特征向量与故障聚类中心、非故障聚类中心的角度相似度δ_g1、δ_g2；

故障线判断：若δ_g1＞δ_g2，则被保护馈线发生故障，否则，则被保护馈线未发生故障。

进一步地，所述计算实时特征向量与故障聚类中心、非故障聚类中心的角度相似度δ_g1、δ_g2的计算公式如下：