[发明专利]利用模糊K均值聚类的谐振接地系统故障选线方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能配电系统继电保护技术领域，特别涉及一种基于波形伸缩变换和模糊K均值聚类的谐振接地系统故障选线方法。

背景技术

谐振接地系统具有提高系统的供电可靠性、降低雷击损害事故率、抗通信设备电磁干扰等优点，广泛应用于中压配电网。谐振接地系统单相接地故障的概率很高，一般占总故障的80%以上。如果是瞬时性接地故障，则故障可自行消除；如果是永久性接地故障，则系统可带故障继续运行1~2个小时，不影响系统的持续供电。因为谐振接地系统的接地电流较小，发生单相接地故障后三相电压仍保持对称关系，不会影响对负荷的持续供电，所以在一定程度上能够提高电力系统的供电可靠性。但是系统发生单相接地故障后，非故障相的电压上升为线电压，即                                               倍的相电压，这很容易在电网绝缘较为薄弱处诱发二次短路或者形成相间短路。如果系统是发生间歇性弧光接地故障，过电压极易损坏设备或造成电力设备出现新的接地点，使故障范围扩大；而且过电压所形成的故障电流有可能促使故障点从瞬时性接地故障演变为永久性接地故障。因此，准确、可靠的接地故障选线技术，不仅可以及时查找出故障线路，消除隐患，而且可以保证整个电网的安全稳定运行，提高电力系统的供电可靠性。由于谐振接地系统发生单相接地故障的情况复杂多变、故障电流较微弱，且常伴有间歇性电弧，其接地选线问题仍未得到很好解决。

利用比故障信号稳态量大若干倍的故障信号暂态量进行选线保护是近年来该领域的研究热点；所采用的信号量主要有零序电流、零序电压、行波及相电流等；特征量主要有能量、突变量、幅值、极性及波形等；各线路的故障暂态零序电流波形当中同时包含了极性、幅值等信息。利用谐振接地系统发生单相接地故障后，非故障线路的暂态零序电流波形相似，而故障线路暂态零序电流波形与非故障线路差别较大的特点，对暂态零序电流波形或其特征频带做相关分析或灰色关联分析，进而确定接地故障线路，是一个很好的选线思路。

现有的谐振接地系统故障选线方法采用的选线判据绝大多数采用人工经验取阈值法，无法做到智能化故障选线；且对高阻接地故障、短线路故障难以准确选线，对配电网接入其它设备后发生单相接地故障时，提出的选线判据是否依然有效也缺乏研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用模糊K均值聚类的谐振接地系统故障选线方法，该方法提高了故障选线的自动化程度和选线裕度。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种利用模糊K均值聚类的谐振接地系统故障选线方法，包括以下步骤：

步骤1：对各线路暂态零序电流进行伸缩变换处理，以提高非故障线路间暂态零序电流的相似性，减小非故障线路间暂态零序电流幅值差异对相似性求取的影响；

步骤2：将各线路暂态零序电流按一定的时间段进行划分，作分段相平面变换，求取每一段暂态零序电流所有相点到相平面上一确定点的欧氏距离，以提取各段暂态零序电流的局部特征，得到各线路全局特征的特征矩阵；

步骤3：对特征矩阵中的元素作归一化处理，以增强可比性；

步骤4：利用模糊K均值聚类方法对归一化后的特征矩阵进行聚类，将各线路暂态零序电流分为两类，则被单独分为一类的线路即为故障线路。

进一步的，在步骤1中，按如下方法对各线路暂态零序电流进行伸缩变换处理：

对于谐振接地系统发生单相接地时的零序网络等效电路，设第k条线路为故障线路，u₀为故障点零序电源，R₀为零序回路等效电阻，L₀为消弧线圈零序电感，C₁,…,C_k-1,C_k+1,…,C_N为非故障线三相对地等效电容，u_C为各馈线对地电容两端的电压，i₁,i₂,…,i_N为各馈线零序电流，i_L为流过消弧线圈的电流；各馈线暂态零序电流为

    (1)

    (2)

由式（1）得到

    (3)