[发明专利]一种利用线模电流进行PCA聚类分析的线缆混合线路故障区段识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用线模电流进行PCA聚类分析的线缆混合线路故障区段识别方法，属于电力系统测距技术领域。

背景技术

配电网直接面对用户并为其提供用电服务，因此覆盖面最广。配电网的故障类型形式多样，但据统计单相接地故障约占配网故障的80％。故本发明主要针对单相接地故障进行仿真。

随着城市配电网的不断发展，电缆馈线以及线缆混合线路在配电网中所占的比重越来越大，配电网电缆线路故障大多具有隐蔽性的特点，电缆故障的查找较架空馈线更为困难。一旦发生故障，无疑会对供电可靠性产生影响。电缆与架空线相比其特殊性表现在：一是电缆结构相对复杂，一般由电缆芯、屏蔽层、护套等组成的多导体系统组成；二是电缆多埋设于地下，与大地关系更为紧密，导致电缆中的电磁暂态过程与架空线相比差异较大，行波在电缆中传播的波速与架空线相比有着很大的区别。

在电力系统中，PCA一般作为一种预测模型的方法，可以消除冗余信息，减少样本空间的维数。本发明首次提出将PCA聚类分析用于对量测端位于架空线起端的线缆混合线路进行故障区段识别，仿真分析表明，配网发生故障时利用该方法可以准确、可靠地判断出线缆混合线路的故障区段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对线缆混合线路配网发生单相接地故障的情况，提出一种利用线模电流进行PCA聚类分析的线缆混合线路故障区段识别方法。

本发明的技术方案是：一种利用线模电流进行PCA聚类分析的线缆混合线路故障区段识别方法，对量测端位于架空线起端的线缆混合线路提取故障初始线模电流行波数据进行PCA聚类分析；当发生故障时，对量测端检测的故障初始线模电流行波数据进行PCA聚类分析得到其在PC₁坐标轴上的投影值q₁值，根据投影值位于PC₁坐标轴的正负半轴判定故障发生在电缆区段还是架空线区段；若q₁＜0，判断架空线路故障；若q₁＞0，判断电缆线路故障。

具体步骤为：

(1)将故障初始线模电流行波取绝对值后构成的样本集记为P，样本集是由线路在不同区段上发生故障时的故障初始线模电流行波数据构成；

(2)根据样本集，进行PCA聚类分析，选取两个含有最大的特征值所对应的特征向量作为PC₁和PC₂；

(3)当线缆混合线路发生故障时，提取故障初始线模电流行波；

(4)将量测端检测的故障初始线模电流行波取绝对值得到|i|；

(5)现假设q₁和q₂是PC₁和PC₂坐标轴上的投影值，为了求取q₁和q₂，利用检测到的故障初始线模电流行波数据|i|^T(k)和PC₁和PC₂坐标轴构造超定方程：[PC₁,PC₂]×[q₁，q₂]^T＝|i|^T(k)，利用最小二乘法求取q₁和q₂；

(6)检测到的故障初始线模电流行波数据取绝对值后进行PCA聚类分析，得到其在PC₁上的投影值q₁；

(7)根据PC₁上的投影值q₁，判别故障位于线缆混合线路的区段；因故障位于电缆区段和架空线区段时，其投影值q₁在PC₁坐标轴上分布不同，故由此特征为依据，构造故障位于线缆混合线路区段的判据；q_1,set具有通用性，q_1,set＝0，因此判别故障位于线缆混合线路的区段为：

当q₁>q_1,set时即位于PC₁坐标轴的正半轴，判定为故障位于电缆区段；

当q₁<q_1,set时即位于PC₁坐标轴的负半轴，判定为故障位于架空线区段。