[发明专利]一种利用极线故障电流曲线簇主成分分析的特高压直流线路的纵联保护方法

说明书

本发明提供一种利用极线故障电流曲线簇主成分分析的特高压直流线路的纵联保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。由电磁暂态仿真分别获得线路全长内的故障、正向区外故障和反向故障下量测端极线电流曲线簇，选取故障前2个采样点、故障后8个采样点作样本数据进行PCA聚类分析。分别形成“线路故障”、“逆变侧故障”和“整流侧故障”聚类中心，利用极线故障数据在PC₁和PC₂坐标的投影值(q’₁,q’₂)与三类故障电流曲线簇聚类中心之间的距离d₁、d₂、d₃来判别故障方向。对于正极线路，当d_min＝d₁或d₂，则判为正向故障；当d_min＝d₃，则判为反向故障。本发明保护判据采用求取欧式距离最小值的方法构建，准确可靠，简单易实现。

技术领域

本发明涉及一种利用极线故障电流曲线簇主成分分析的特高压直流线路的纵联保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

与交流输电线路相比，直流输电线路控制特性复杂，线路故障后的暂态过程含有丰富的谐波分量，采用直流输电形式没有工频量，传统的交流线路保护对直流线路来说显然不再适用。所以，对特高压直流线路故障的检测，不可以单纯依靠故障电流的大小来判别，需要通过故障电压、电流暂态分量或者两者的结合来识别。目前，特高压直流线路保护主要有：直流线路行波保护、直流线路微分欠压保护(也有称作电压突变量保护)、直流线路低电压保护、直流线路电流纵差保护以及再启动保护等。

为了提高线路保护的抗干扰能力，学者们利用数学形态学梯度、小波变换、模量提取等多种方法对行波保护进行了进一步研究。具有一定理论研究价值，但是其工程实用性不强。国内外很多学者就方向行波的特征在交、直流输电线路中利用正、反向行波在区内、外发生故障时幅值特征的差异构造相应行波保护的判据。在特高压直流输电线路中，对于高阻故障时其幅值会因过渡电阻的存在而大大减小，暂态行波特征不明显，保护的可靠性与灵敏度因此会大大降低。利用幅值变化及其变化率大小作为识别判据的保护一旦未能捕获到初始行波，则行波保护判据就会失败，保护就会失效。针对这种情况下，提出一种基于数据驱动的利用极线故障电流曲线簇主成分分析的特高压直流线路的纵联保护方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种利用极线故障电流曲线簇主成分分析的特高压直流线路的纵联保护方法。

本发明的技术方案是：一种利用极线故障电流曲线簇主成分分析的特高压直流线路的纵联保护方法，由电磁暂态仿真分别获得线路全长内的故障、正向区外故障和反向故障下量测端极线电流曲线簇，正向区外故障包括逆变侧出口故障以及逆变侧交流母线故障，反向故障包括整流侧出口故障以及整流侧交流母线故障，选取故障前2个采样点、故障后8个采样点作样本数据进行PCA聚类分析，分别形成“线路故障”、“逆变侧故障”和“整流侧故障”聚类中心。当直流线路发生故障时，利用极线故障数据在PC₁和PC₂坐标的投影值(q’₁,q’₂)与三类故障电流曲线簇聚类中心之间的距离d₁、d₂、d₃来判别故障方向，PC₁表示第一主成分形成的PC₁坐标轴，PC₂表示第二主成分形成的PC₂坐标轴；对于正极线路，当d_min＝d₁或d₂，则判为正向故障；当d_min＝d₃，则判为反向故障；

具体步骤如下：

第一步、在直流输电线路中，根据仿真数据形成历史样本：在正向线路故障情况下，沿输电线路MN设置300个正向线路金属性接地故障，6个正向区外故障，以及6个反向故障；