利用模糊k均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于波形伸縮變換和模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，包括以下步驟：1、對各線路暫態(tài)零序電流進(jìn)行伸縮變換處理，以提高非故障線路間暫態(tài)零序電流的相似性；2、將各線路暫態(tài)零序電流按一定的時間段進(jìn)行劃分，作分段相平面變換，求取每一段暫態(tài)零序電流所有相點到相平面上確定點（x,y）的歐氏距離，以提取各段暫態(tài)零序電流的局部特征，得到各線路全局特征的特征矩陣；3、對特征矩陣中的元素作歸一化處理，以增強可比性；4、利用模糊K均值聚類方法對歸一化后的特征矩陣進(jìn)行聚類，將各線路暫態(tài)零序電流分為兩類，則被單獨分為一類的線路即為故障線路。該方法提高了自動化程度和選線裕度。
【專利說明】利用模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能配電系統(tǒng)繼電保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于波形伸縮變換和模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法。
【背景技術(shù)】
[0002]諧振接地系統(tǒng)具有提高系統(tǒng)的供電可靠性、降低雷擊損害事故率、抗通信設(shè)備電磁干擾等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于中壓配電網(wǎng)。諧振接地系統(tǒng)單相接地故障的概率很高，一般占總故障的80%以上。如果是 瞬時性接地故障，則故障可自行消除；如果是永久性接地故障，則系統(tǒng)可帶故障繼續(xù)運行f 2個小時，不影響系統(tǒng)的持續(xù)供電。因為諧振接地系統(tǒng)的接地電流較小，發(fā)生單相接地故障后三相電壓仍保持對稱關(guān)系，不會影響對負(fù)荷的持續(xù)供電，所以在一定程度上能夠提高電力系統(tǒng)的供電可靠性。但是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，非故障相
的電壓上升為線電壓，即^5倍的相電壓，這很容易在電網(wǎng)絕緣較為薄弱處誘發(fā)二次短路或
者形成相間短路。如果系統(tǒng)是發(fā)生間歇性弧光接地故障，過電壓極易損壞設(shè)備或造成電力設(shè)備出現(xiàn)新的接地點，使故障范圍擴大；而且過電壓所形成的故障電流有可能促使故障點從瞬時性接地故障演變?yōu)橛谰眯越拥毓收稀Ｒ虼?，?zhǔn)確、可靠的接地故障選線技術(shù)，不僅可以及時查找出故障線路，消除隱患，而且可以保證整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，提高電力系統(tǒng)的供電可靠性。由于諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的情況復(fù)雜多變、故障電流較微弱，且常伴有間歇性電弧，其接地選線問題仍未得到很好解決。
[0003]利用比故障信號穩(wěn)態(tài)量大若干倍的故障信號暫態(tài)量進(jìn)行選線保護(hù)是近年來該領(lǐng)域的研究熱點；所采用的信號量主要有零序電流、零序電壓、行波及相電流等；特征量主要有能量、突變量、幅值、極性及波形等；各線路的故障暫態(tài)零序電流波形當(dāng)中同時包含了極性、幅值等信息。利用諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，非故障線路的暫態(tài)零序電流波形相似，而故障線路暫態(tài)零序電流波形與非故障線路差別較大的特點，對暫態(tài)零序電流波形或其特征頻帶做相關(guān)分析或灰色關(guān)聯(lián)分析，進(jìn)而確定接地故障線路，是一個很好的選線思路。
[0004]現(xiàn)有的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法采用的選線判據(jù)絕大多數(shù)采用人工經(jīng)驗取閾值法，無法做到智能化故障選線；且對高阻接地故障、短線路故障難以準(zhǔn)確選線，對配電網(wǎng)接入其它設(shè)備后發(fā)生單相接地故障時，提出的選線判據(jù)是否依然有效也缺乏研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種利用模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，該方法提高了故障選線的自動化程度和選線裕度。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種利用模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，包括以下步驟:
步驟1:對各線路暫態(tài)零序電流進(jìn)行伸縮變換處理，以提高非故障線路間暫態(tài)零序電流的相似性，減小非故障線路間暫態(tài)零序電流幅值差異對相似性求取的影響；步驟2:將各線路暫態(tài)零序電流按一定的時間段進(jìn)行劃分，作分段相平面變換，求取每一段暫態(tài)零序電流所有相點到相平面上一確定點的歐氏距離，以提取各段暫態(tài)零序電流的局部特征，得到各線路全局特征的特征矩陣；
步驟3:對特征矩陣中的元素作歸一化處理，以增強可比性；
步驟4:利用模糊K均值聚類方法對歸一化后的特征矩陣進(jìn)行聚類，將各線路暫態(tài)零序電流分為兩類，則被單獨分為一類的線路即為故障線路。
[0007]進(jìn)一步的，在步驟I中，按如下方法對各線路暫態(tài)零序電流進(jìn)行伸縮變換處理:對于諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的零序網(wǎng)絡(luò)等效電路，設(shè)第A條線路為故障線路，A為故障點零序電源，慫為零序回路等效電阻，々為消弧線圈零序電感，C；，...，&，&，…，G為非故障線三相對地等效電容，&為各饋線對地電容兩端的電壓，I1J2,…，為各饋線零序電流，八為流過消弧線圈的電流；各饋線暫態(tài)零序電流為
【權(quán)利要求】
1.一種利用模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:對各線路暫態(tài)零序電流進(jìn)行伸縮變換處理，以提高非故障線路間暫態(tài)零序電流的相似性，減小非故障線路間暫態(tài)零序電流幅值差異對相似性求取的影響； 步驟2:將各線路暫態(tài)零序電流按一定的時間段進(jìn)行劃分，作分段相平面變換，求取每一段暫態(tài)零序電流所有相點到相平面上一確定點的歐氏距離，以提取各段暫態(tài)零序電流的局部特征，得到各線路全局特征的特征矩陣； 步驟3:對特征矩陣中的元素作歸一化處理，以增強可比性； 步驟4:利用模糊K均值聚類方法對歸一化后的特征矩陣進(jìn)行聚類，將各線路暫態(tài)零序電流分為兩類，則被單獨分為一類的線路即為故障線路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，其特征在于，在步驟I中，按如下方法對各線路暫態(tài)零序電流進(jìn)行伸縮變換處理: 對于諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的零序網(wǎng)絡(luò)等效電路，設(shè)第A條線路為故障線路，A為故障點零序電源，慫為零序回路等效電阻，々為消弧線圈零序電感，C；，...，&，&，…，G為非故障線三相對地等效電容，&為各饋線對地電容兩端的電壓，I1J2,…，為各饋線零序電流，八為流過消弧線圈的電流；各饋線暫態(tài)零序電流為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，其特征在于，在步驟2中，按如下方法求取各線路全局特征的特征矩陣: ?'Μ為伸縮變換后第J條線路的暫態(tài)零序電流波形的離散時間序列，/?為采樣點號，其對應(yīng)點的導(dǎo)數(shù)由式(12 )求取
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，其特征在于，在步驟3中，采用如下式(17)對特征矩陣S中的元素按列做規(guī)一化處理:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用模糊K均值聚類的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，其特征在于，在步驟4中，按如下方法對各線路暫態(tài)零序電流進(jìn)行分類并找到故障線路: 首先輸入待分類的《個向量&和向量々組分類的初始模糊隸屬度矩陣爐
【文檔編號】G01R31/08GK103941163SQ201410197442
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】郭謀發(fā), 鄭新桃, 楊耿杰, 高偉, 繆希仁 申請人:福州大學(xué)