[发明专利]基于同步相量测量和随机矩阵理论的配电网故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于同步相量测量和随机矩阵理论的配电网故障诊断方法，包括以下步骤：

实时监测电力系统运行，定时上传三相电压、电流和零序电流的幅值与相位信息，计算得到负序分量的幅值与相位信息；

利用三相电压、电流的幅值、相位作为输入特征形成全局监测矩阵，当全局监测矩阵的平均谱半径低于其阈值时，认为发生故障，确定故障发生时刻；

利用零序电流的幅值与相位作为输入形成初步分类矩阵，初步判断故障类型；

选取全局监测矩阵的平均谱半径作为动态基准值，将选相矩阵平均谱半径相对于动态基准值的变化量作为诊断标准，进行故障选相；

两相相间短路及三相短路时系统中不存在零序电流，单相和两相接地短路时系统中会出现零序电流，据此对故障类型进行初步区分；利用零序电流、电压的幅值和相位作为输入特征形成选相矩阵，当选相矩阵的平均谱半径低于设置的阈值时，即判断该故障可能为单相或两相接地短路，否则即为其余两类故障；

全局监测矩阵包含全部三相的相量信息，分别利用A、B、C三相的电压和电流相量信息组成选相矩阵II、III、IV，则其平均谱半径MSRII、MSRIII、MSRIV可以以更大比例分别反映A、B、C三相的运行情况；选相矩阵II、III、IV中含有故障相数据的某一矩阵，因其含有部分与全局监测矩阵相同或类似的故障数据信息，相比于II、III、IV中其他不含故障相数据的矩阵，故障时该矩阵MSR变化与全局监测矩阵的MSR变化将更为接近，即MSRi≈MSR0，i为含故障相数据的矩阵，全局监测矩阵的平均谱半径MSR0，而其他的矩阵由于其不含故障相信息，故障时该矩阵所反映的系统的变化将不如前者明显，因此其MSR将高于MSR0，即MSRjMSR0；因此根据选相矩阵II、III、IV的MSR在故障时的变化即可判定故障类型；

将整个节点网络划分成若干分区，以分区内与故障选相结果对应的PMU量测数据形成输入矩阵，结合故障类型进行故障定位。

2.如权利要求1所述的一种基于同步相量测量和随机矩阵理论的配电网故障诊断方法，其特征是：利用滑动窗口形成由当前量测数据和历史数据组成的输入矩阵，将量测数据按照时间顺序采样，不同节点的电气特征量反映电网的空间特性，两者结合形成具有时空特性的数据源，对数据源矩阵进行转换，提取特征根，以各特征根模的平均值作为衡量系统当前状态的指标，反映系统当前的稳定程度。

3.如权利要求1所述的一种基于同步相量测量和随机矩阵理论的配电网故障诊断方法，其特征是：以平均谱半径值表征系统的状态变化情况，故障时输入矩阵的平均谱半径值会下降至阈值以下，之后回升至与正常状态下相同的水平并一直持续到下一次系统状态变化的时候。

4.如权利要求1所述的一种基于同步相量测量和随机矩阵理论的配电网故障诊断方法，其特征是：配电网PMU装置实时监测系统运行，向主站中心逐周期上传三相电压、电流和零序电流的幅值与相位信息，经主站中心计算得到负序分量的幅值与相位信息；系统发生故障时，各量测节点的电压、电流相量会发生突变；利用三相电压、电流的幅值、相位作为输入特征形成全局监测矩阵；当全局监测矩阵的平均谱半径低于其阈值λ₀时，判定系统发生故障，由此给出故障发生时刻。

5.如权利要求1所述的一种基于同步相量测量和随机矩阵理论的配电网故障诊断方法，其特征是：分区的过程为：以网络拓扑图为基础,按照PMU配置位置将整个节点网络划分成若干分区，要求按拓扑连接关系将连接小于设定值的若干PMU节点划归为同一区域。

6.如权利要求1所述的一种基于同步相量测量和随机矩阵理论的配电网故障诊断方法，其特征是：将全局监测矩阵依据拓扑关系及选相结果进行分割，在故障类型已得到判断的基础上分别分析故障对不同分区的影响，受到影响最大的，即故障时MSR值最小的分区；

或，当网络规模大于一定范围时，采用二分法，首先将整个网络划分为两个大分区，在经过一次判断后继续将故障所在分区二分，迭代进行直到得到具体的定位。