[发明专利]一种利用馈线零序电流主成分分析和证据理论融合的弧光接地故障连续选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用馈线零序电流主成分分析和证据理论融合的弧光接地故障连续选线方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

配电网覆盖面广，且直接面对用户为其提供用电服务。根据统计单相接地故障约占配电网故障的80%。配电网谐振接地系统即为中性点经消弧线圈接地系统，属小电流接地系统。小电流接地系统发生故障会影响非故障相对地电压致其升高，电压升高会对电网设备的绝缘产生破坏；特别是间歇性电弧接地，会引起弧光过电压，该电压通过破坏系统绝缘进而发展成相间或多点接地短路，引起系统过电压，从而损坏设备，破坏系统安全运行，因此必须准确、快速找到故障线路并及时对故障进行排除。

近年来国内外基于暂态量选线的研究成果大量涌现，但仍有一些问题有待解决和完善。在小电流接地系统的单相接地故障中，弧光接地故障占了很大一部分。常见的弧光接地故障可以分为瞬时性弧光接地，间歇性弧光接地和永久性弧光接地三种。小电流接地系统发生弧光接地故障时，接地点形成的电弧可等效为一个高度非线性的阻抗，因此接地点电弧在熄灭和重燃过程中，会产生大量的谐波和高频成分，对馈线故障零序电流成分发生较大变化，这给弧光接地故障选线造成了很大困难。

连续选线方法是指充分利用单相接地故障持续过程中的零序电流信号，不仅仅依赖于某一段故障信号作为选线依据的选线方法。中性点经消弧线圈接地的配电网发生单相接地故障后，规程规定可以继续带故障运行1~2个小时，这为连续故障选线方法较好的应用于小电流接地系统弧光接地故障选线提供了时间条件。

主成分分析主要是通过对协方差矩阵进行特征分解，以得出数据的主成分（即特征向量）与它们的权值（即特征值）。该方法已广泛应用于数据集的分析和简化。通过主成分分析的数据集，其维数得到减少，但保持了数据对方差贡献最大的特征。证据理论是一种不确定推理方法，可将在不同识别框架下对同一事物的判断结果进行融合，给出不同结果对应的概率分配。基本信度分配函数的确定是证据融合方法的前提，证据理论融合规则是证据融合方法的关键。

中性点经消弧线圈接地系统发生弧光接地故障，其故障暂态零序电流中包含了大量不同类型的暂态信息，数据集的维度很大，若利用PCA对零序电流主成分进行提取，在降低数据维度的同时保持主信号的特征，再通过证据理论对零序电流主成分值的置信度进行概率分配和多组融合，根据综合基本信度来判定故障线路，将有效减少干扰信号的影响，提高选线方法的可靠性。藉此，提出一种利用馈线零序电流主成分分析和证据理论融合的弧光接地故障连续选线方法。

发明内容

本发明提供了一种利用馈线零序电流主成分分析和证据理论融合的弧光接地故障连续选线方法，以用于解决弧光接地故障选线困难的问题。

本发明的技术方案是：一种利用馈线零序电流主成分分析和证据理论融合的弧光接地故障连续选线方法，当中性点经消弧线圈接地的配电网络发生弧光接地故障后，选线装置启动并记录各馈线零序电流数据；首先通过各馈线零序电流的数据计算广义零序电流，并将其作为母线的零序电流；然后根据三个时窗内截取的三段馈线零序电流和母线零序电流的录波数据，分别构建三个零序电流矩阵，并对其进行主成分分析，得到三个零序电流矩阵的第一主成分值；最后采用基本信度分配函数分别计算各成分值的基本信度值及三个零序电流矩阵的不确定度，得到由基本信度值和不确定度组成的三组值，再根据证据理论融合规则将三组值融合为一组综合基本信度值，并将分析结果中最大综合基本信度值对应的馈线视为故障馈线。

所述选线方法的具体步骤如下：

A、计算广义零序电流i(k)，并将其作为母线零序电流的数据：

                              　　　　 （1）

式中：i_0j(k)表示编号为j的馈线其零序电流在k采样点时的幅值，j=1,2,3…N为馈线的编号，N为馈线条数；k=1,2,3…K为采样点编号，K为零序电流数据采样点数量；

B、根据三个时窗内截取的三段N条馈线在N-1个零序电流数据采样点上的零序电流数据和母线在N-1个零序电流数据采样点上的零序电流数据，构建三个（N+1）×（N-1）阶零序电流矩阵i，并对其进行主成分分析，得到三个零序电流矩阵的第一主成分值：