[发明专利]柔性直流配电网单极故障选线与区段定位方法及系统

摘要

本发明公开了一种柔性直流配电网单极故障选线与区段定位方法及系统，包括：采集直流配电线路各馈线正、负极电流，对其进行滤波处理；提取数据窗内的电流突变量数据，对其进行S变换，得到电流信号的复时频S矩阵；根据线路参数，计算特征频段；根据复时频S矩阵，计算STCFB和W；建立直流配电馈线的单极故障选线判据和区段定位判据，根据选线判据进行基于电流突变量Pearson相关系数的故障馈线识别；若为故障馈线，比较正、负极电流突变量特征频段的暂态能量和，进行故障极的判断；若为故障极线，利用各馈线区段左右两侧电流突变量相关性进行故障馈线段识别。本发明不受过渡电阻、数据不同步以及故障位置等因素影响，快速灵敏和可靠。

主权项

1.柔性直流配电网单极故障选线与区段定位方法，其特征在于，包括以下步骤：采集直流配电线路各区段电流，对采集到的电流数据进行滤波处理；分别提取故障前后设定时间段内的电流突变量信号，对所述电流突变量信号进行S变换，得到电流突变量信号的复时频S矩阵；根据线路参数计算电流突变量的特征频率段；由于电流突变量是一种连续频谱信号，信号的低频部分易受负荷电流的影响，高频部分又极易因幅频特性达到谐振峰值而受到线路衰减，因此，为了提高识别方法的灵敏性，需要明确电流突变量的特征频率段；根据复时频S矩阵，计算电流突变量信号的S变换特征频段STCFB及S变换特征频段STCFB内S变换能量；根据S变换特征频段STCFB和Pearson相关系数建立直流配电网的故障馈线识别判据，识别出故障馈线；对于识别出的故障馈线，比较正、负极电流突变量S变换特征频段STCFB的暂态能量和，进行故障极的判断；根据S变换特征频段STCFB和Pearson相关系数识别故障馈线的故障区段，以完成区段定位；所述计算电流突变量的S变换特征频段STCFB，具体为：其中，将电流突变量信号的复时频S矩阵记为S_a[p,q]，q为列向量，表示信号在某一时刻q的幅频特性；p为行向量，表示信号在某一频率p下时域特性；f_max、f_min分别取为特征频段上下限频率值；S[p,q]为特定时刻q输入信号在特定频率p下的S变换元素值；通过计算各个时刻的S[q]即可绘制出S变换特征频段STCFB波形；S[q]是一个数列，表示第q个采样点所对应的S变换特征频段STCFB；所述计算电流突变量信号的特征频段内S变换能量，具体为：定义输入信号在特定时刻q在特定频率p下的S变换元素值为S[p,q]，其暂态能量为：E(p,q)＝abs(S[p,q])基于采样值原理，对S变换特征频段STCFB内所有采样点的暂态能量求和，得到信号在S变换特征频段STCFB下S变换暂态能量和W：f_max、f_min分别取为特征频段上下限频率值，N代表数据窗内采样点的总数；Pearson相关系数具体为：其中，S₁(q)，S₂(q)分别为馈线正负极线电流突变量信号的S变换特征频段STCFB；所述根据S变换特征频段STCFB和Pearson相关系数建立直流配电网的故障馈线识别判据，具体为：假设描述馈线正负极线电流突变量相似程度的Pearson相关系数为ρ_fi，i＝1,2,3,4，则构造故障馈线选择判据如下：当满足：ρ_fi<k_f时，此馈线为故障馈线；反之，若：ρ_fi>k_f，则为非故障馈线；其中，k_f为整定值；所述比较正、负极电流突变量特征频率段的暂态能量和，进行故障极的判断，具体为：计算正、负极线路的暂态能量和，分别记为W_pi和W_ni；定义馈线首端测得的W_pi和W_ni的比值为λ_i；当λ_i>1+k_WH时，判定馈线正极发生故障；当λ_i<1‑k_WL时，判定馈线负极发生故障；其中，k_WL、k_WH分别表示可靠系数；所述根据S变换特征频段STCFB和Pearson相关系数识别故障馈线的故障区段，具体为：定义ρ_l为表征馈线段左右两侧S变换特征频段STCFB的Pearson相关系数；当区段内故障时：ρ_l>k_l；当区段外故障时：ρ_l<k_l；其中，k_l为设定门槛。