[发明专利]一种利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选相方法

摘要

本发明提供一种利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选相方法，属于电力系统继电保护技术领域。利用数字电磁暂态仿真获得的各类故障下、各相瞬时功率曲线建立对应的PCA聚类空间，在同塔双回输电线路每一相线路上均安装PCA聚类分析元件，即PCAIA、PCAIB、PCAIC、PCAIIA、PCAIIB和PCAIIC。当同塔双回输电线路发生故障时，对各相继电器获得的瞬时功率进行主成分分析，根据各相PCA聚类分析元件的判断结果选出故障相。本发明无论是对单回线故障还是跨线故障均可以准确判断出故障相。

主权项

一种利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选相方法，其特征在于：利用数字电磁暂态仿真获得的各类型故障下各相瞬时功率曲线数据，建立对应的PCA聚类空间，在同塔双回输电线路每一相线路上均安装PCA聚类分析元件，即PCAIA、PCAIB、PCAIC、PCAIIA、PCAIIB和PCAIIC，PCAIA、PCAIB、PCAIC分别为I回线的A、B和C相PCA聚类分析元件；PCAIIA、PCAIIB和PCAIIC分别为II回线的A、B和C相PCA聚类分析元件；当双回输电线路发生故障时，对各相瞬时功率进行主成分分析，根据各相PCA聚类分析元件的判断结果选出故障相；具体步骤为：(1)样本数据的获取：继电器安装在输电线路的始端，利用仿真数据形成历史样本：沿Ⅰ回线路等间距分别设置6种含A相故障：A相接地故障、AB相间故障、ABG两相接地故障、AC相间故障、ACG两相接地故障以及ABCG三相接地故障；设置四种不含A相的故障：B相接地故障、C相接地故障、BC相间故障、BCG两相间接地故障；沿Ⅱ回线路等间距设置6种含A相故障：A相接地故障、AB相间故障、ABG两相接地故障、AC相间故障、ACG两相接地故障以及ABCG三相接地故障；设置四种不含A相的故障：B相接地故障、C相接地故障、BC相间故障、BCG两相间接地故障；(2)样本主成分聚类分析空间的构建：将上述20种故障类型下量测端获得的瞬时功率曲线簇进行预处理：截取每条样本故障前5μs时窗的数据和故障后35μs时窗的数据进行主成分聚类分析，构建由第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)为轴形成的主成分聚类空间；(3)主成分聚类空间中故障类型的划分和最小包围圆的确定：根据样本数据在主成分聚类空间的分布可划分为三类：一类为含IA相故障，二是既不包含IA相故障又不包含ⅡA相故障，三是含ⅡA相故障；依次命名为Circlei，i＝1,2,3，求取各类故障在主成分聚类空间上分布点集的最小包围圆圆心Oi，i＝1,2,3和半径Ri，i＝1,2,3；(4)实际故障数据的主成分聚类分析和整定距离的计算：当双回输电线路发生故障时，将量测端获得的瞬时功率投影到第二步构建的主成分聚类空间，并分别计算故障数据分布点与Oi，i＝1,2,3之间的欧氏距离Di，i＝1,2,3，考虑裕度，各个欧氏距离对应的整定距离di，i＝1,2,3计算如式(1)～(3)；d1=D1k1·R1---(1)]]>d2=D2k2·R2---(2)]]>d3=D3k3·R3---(3)]]>式中，k1、k2、k3为可靠系数，这里取k1＝1.25，k2＝2.75，k3＝2.25；(5)根据欧氏距离的大小即可判断Ⅰ回A相是否为故障相，具体的判据如式(4)～(5)所示：若dmin＝d1，则IA相故障                       (4)若dmin＝d2或dmin＝d3，则IA相未故障            (5)式中，dmin表示d1、d2和d3中的最小值；(6)同理，按照第(1)、(2)、(3)步分别构造PCAIB、PCAIC、PCAIIA、PCAIIB和PCAIIC聚类分析元件；按照第(4)、(5)步分别判断IB、IC、ⅡA、ⅡB、ⅡC相是否发生故障，综合各相的判定结果选出双回线的故障相。