[发明专利]一种配电网单相接地故障灵敏度分析方法和系统

说明书

本发明公开了一种配电网单相接地故障灵敏度分析方法和系统，涉及配网故障识别技术领域，其技术方案要点是：分别对零序电压和零序电流对应的突变量进行分解和转换，获得零序电流的角度和零序电压的角度；基于零序电流的角度和零序电压的角度计算零序电压与零序电流的零序角差；基于基础数据集和零序角差构建故障特征集；采用主成分分析法或随机森林法对故障特征集进行处理，获得灵敏度分析结果，灵敏度分析结果包括第一分析结果和第二分析结果，其中，第一分析结果表示采用主成分分析法的分析结果，第二分析结果表示采用随机森林法的分析结果。本发明提出新的特征参数来对接地故障进行识别，提升了识别接地故障的有效性、适应性。

技术领域

本发明涉及一种配网故障识别技术领域，更具体地说，它涉及一种配电网单相接地故障灵敏度分析方法和系统。

背景技术

中低压配电网(3-66kV)接地方式，主要以中性点不接地、中性点经消弧线圈接地两种方式为主，也常称作小电流接地系统。配电网故障中，单相接地故障发生概率占据总故障事件近60～80％，且相间故障大多由单相接地故障恶化而来，因此在发生单相接地故障时，准确、迅速地识别该故障对于故障恶化及范围扩大的有效防止，具有非常重要的意义。

目前关于单相接地故障识别算法，主要包括：注入法、稳态法和暂态法。注入法是在检测到单相接地故障后通过改变系统运行状态产生扰动或者采用附加装置注入异频信号进行选线的方法，比较典型的为S注入法，即注入如225Hz等特定频率的交流电流信号，该信号通过故障线路经接地点流经大地与三相电压互感器中性点才可形成回路。但是其注入信号强度受电压互感器容量影响，尤其在接地电阻较大或者接地点存在间歇性电弧时，检测效果不佳。关于稳态法，其包含工频零序电流比幅法、工频零序电流比相法、谐波分量法、零序电流有功分量法和零序导纳法等，各类方法主要原理在于发生故障时故障线路的零序电流在数值上等于所有非故障元件对地电容电流之和，其零序电流要大于健全线路零序电流。该方法虽可不受消弧线圈影响，但是其有功分量非常小且极易受线路三相参数不平衡(“虚假有功电流分量”)的影响，检测灵敏度较低，因此工程应用的可靠性得不到保障。暂态法选线依据：故障线路零序暂态电流最大值远大于非故障线路零序暂态电流值，且其首半波方向相反。该类方法种类丰富，据此衍生的方法包含首半波极性法、有功/无功功率方向法、参数识别法、衰减直流分量法和暂态特征频段法等。但其适用场景有限，只适用于故障相电压在峰值附近接地，而在电压过零点附近电流暂态分量值很小，且极性相反时间远小于暂态过程，首半波法易引起误判。综合上述现有技术方案中的缺陷，现有的单相接地故障均是采用一些常规的参数做故障识别，如三相电压/电流，零序电压/电流等，其均有各自的缺陷，并不能做有效的识别，并且没有去对故障参数灵敏度进行判断，使得在进行故障识别分析时出现长时间得结果的情况。

因此，如何在继承主流接地算法的基础上，进一步的提出反映故障更为灵敏的故障特征参数，以期为单相接地故障在线识别及快速处置提供更宝贵的时间裕量是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明解决了现有故障识别算法基于常规的配电网故障时的参数进行接地故障的识别，没有去对故障参数灵敏度进行判断，使得在进行故障识别分析时出现长时间得结果的情况，本发明的目的是提供一种配电网单相接地故障灵敏度分析方法和系统。本发明基于配电网发生故障时的零序电压与零序电流构建了零序电压与零序电流之间的零序角差的特征参数，结合现有的特征参数，如三相电压/电流等，构建更加能够反映单相接地故障局部及全局状态的故障特征集，该故障特征集包含16维特征，其特征维数相对较高，并不利于接地故障的高效处置，采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)或随机森林算法(random forest,RF)对故障特征集进行特征降维转换、特征重要程度排序建模，甄别选出少量、低维的重要故障特征参数，基于灵敏度高的特征集可为接地故障识别模型提供有效的特征参数，增强在应用于实际工程时可快速处置故障的实用性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种配电网单相接地故障灵敏度分析方法，包括：