[发明专利]基于Fréchet距离算法的电流互感器拖尾电流识别方法

说明书

基于距离算法的电流互感器拖尾电流识别方法，首先，引入断路器失灵保护的有流判据，启动拖尾电流识别判据，并判断当前时刻失灵保护是否延时动作；进而选取故障判据时间窗，以时间窗内初始点和终点连线构成模板直线，预测拖尾消退时刻；最后计算归一化后采样电流序列与模板直线序列之间的Fréchet距离值，并结合消退时刻预测，构建电流互感器拖尾电流的可靠识别判据。本发明方法可靠，可实现快速判断，且具有较强的抗干扰性，应用在工程上有效防止断路器失灵保护的误动。

技术领域

本发明一种基于Fréchet距离算法的电流互感器拖尾电流识别方法，涉及输电线路故障分析技术领域。

背景技术

高压输电线路一般均会配置断路器失灵保护，在线路发生故障时，线路保护动作并发跳闸命令，同时启动断路器失灵保护。断路器跳开，故障消失，保护返回，实现继电保护功能。如果断路器没有跳开，故障没能够消除，故障线路持续存在故障电流，直至失灵保护动作跳开与该线路相连母线其他电源断路器，达到故障隔离效果；但也带来多条线路或者变压器被断开，系统存在极大风险。而实际上，电流互感器由于二次侧电流回路存在电感元件，跳闸瞬间部分电能储存于电感元件，在断路器断开后，互感器的激磁绕组、二次侧绕组和二次保护、测量回路构成回路，并释放储存在电感中的能量，此时保护仍可能测量到衰减的非周期直流分量，即拖尾电流。

拖尾电流的存在，可能会使得跳开的断路器误判为失灵保护，导致连跳母线多连接断路器。目前，关于拖尾电流的识别的文献较少，一般通过波形过零点检测区分故障电流和拖尾电流(万洛飞，李志坚，宋斌，等.一种基于拖尾电流识别的失灵保护实现[J].电力系统保护与控制，2017(11)：89-94)；另一种方法是延长失灵保护延时避免保护误动(余越，郭雅蓉，李岩军，等.基于CT拖尾电流截断算法的失灵保护延时优化研究[J].电网技术，2017(01)：285-290)。但对于目前研究，当故障电流中非周期直流分量一旦过大，故障电流波形可能在一周波甚至更长的时间内偏于零轴一侧，波形短时不会过零点，导致这类方法识别时间较长，更甚直接延长保护延时，均会一定程度上影响真正断路器失灵时保护动作的速动性。

发明内容

为了解决电流互感器拖尾电流可能导致失灵保护误动的问题。本发明提出一种基于Fréchet距离算法的电流互感器拖尾电流识别方法，该方法基于拖尾电流与故障电流在波形形态的差异，应用Fréchet距离算法准确的图形相似度识别能力，并结合故障电流快速过零，而拖尾电流消退(过零)时刻较长的特点，满足电流互感器拖尾电流的识别，避免断路器失灵保护误动。

本发明采取的技术方案为：

基于Fréchet距离算法的电流互感器拖尾电流识别方法，首先，引入断路器失灵保护的有流判据，启动拖尾电流识别判据，并判断当前时刻失灵保护是否延时动作；进而选取故障判据时间窗，以时间窗内初始点和终点连线构成模板直线，预测拖尾消退时刻；最后计算归一化后采样电流序列与模板直线序列之间的Fréchet距离值，并结合消退时刻预测，构建电流互感器拖尾电流的可靠识别判据。

基于Fréchet距离算法的电流互感器拖尾电流识别方法，包括以下步骤：

步骤1：系统发生故障时，保护动作同时启动失灵保护，检测到断路器二次侧有电流，启动拖尾电流识别；检测到失灵保护动作或者拖尾电流已被识别到时，停止拖尾电流识别；

步骤2：以失灵保护启动时刻t₀为基准，当t-t₀≤T/2时，数据窗取T/4，其他情况取T/2，T为电流信号的工频周期时间；

步骤3：取数据窗的起始点和终点连线，构成模板直线；

步骤4：计算模板直线过零或者延长线过零时刻；

步骤5：计算测量电流序列A与模板直线序列B的Fréchet距离值F；

步骤6：综合Fréchet距离值与拖尾消退时刻，提出基于改进相似度FST值的拖尾电流识别判据。