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专利号: 2019106592138
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-03-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于邻域距离的输电线路故障检测方法,包括以下步骤:

步骤一、分别对三相输电线路两侧电流进行采样,并提取每个采样时刻之前一个周波的三相电流波形作为各相电流采样值;

步骤二、针对提取到的输电线路两侧各相电流采样值,将其中的异常数据剔除,再对剔除异常数据后的电流采样值进行归一化处理,完成对输电线路两侧各相电流波形的预处理,并形成电流波形序列;

对于k采样时刻的A相电流波形序列的各采样值为IA(k),IA(k-1),…,IA(k-M),M为该电流序列的采样点数,当电流序列中第i点采样值IA(i)满足下式:其中,ka为异常阈值系数,ka的取值为3;

当采样值IA(i)满足式(1)时,则判断它为电流采样值的异常数据;

对于判断为异常数据的采样值IA(i),需要采用异常数据所在采样点的相邻两点的采样值平均值来替换异常数据,对其进行修正,如下式:对于输电线路一侧的A相电流采样值序列I1,取其幅值最大值记为I1max,取其最小值记为I1min;同时,对输电线路另一侧的A相电流采样值序列I2,取其幅值最大值记为I2max,取其最小值记为I2min;对这些最大值、最小值处理,得到输电线路两侧电流采样值的共同最大值Imax=max{I1max,I2max}、共同最小值Imin=min{I1min,I2min};以输电线路的共同最大值和共同最小值为基准,对输电线路两侧电流采样值序列中第j个数据I1(j)、I2(j)的幅值进行归一化处理得到 归一化公式如下:通过归一化处理,输电线路两侧电流采样值的数值都落在区间[0,1]内;

对B相、C相电流采样值以同样方式进行归一化处理;

步骤三、采用每个采样点之前一个周波的、且经归一化处理的A相、B相、C相两侧的电流采样值,组成该采样点的输电线路A相两侧的电流集合SA1和SA2、B相两侧的电流集合SB1和SB2、C相两侧的电流集合SC1和SC2;针对这六个电流集合,分别计算SA1和SA2之间的邻域距离LA、SB1和SB2之间的邻域距离LB、SC1和SC2之间的邻域距离LC;

步骤四、当输电线路的邻域距离LA、LB、LC中某个或多个大于保护阈值Lset,则判断输电线路故障,记录一次;当连续三次判断输电线路故障,则确定该输电线路故障,保护动作;

对于正常输电线路,需要对其邻域距离进行整定,再乘以一个保护可靠系数Krel,可得到保护阈值Lset,如下式:其中, 分别为发生线路区外故障时输电线路两侧A相短路接地故障电流,

是电流采样值序列 和 之间的邻域距离;保护可靠系数Krel的变化范围为1.2~2;

对正常输电线路两侧电流采样值序列进行归一化处理,计算得到相应的邻域距离,得到此时的邻域距离为0.28;取保护可靠系数Krel为1.3,则得到保护阈值Lset=1.3×0.28≈

0.36;

当输电线路的邻域距离LA、LB、LC中某个或多个邻域距离大于保护阈值Lset,则判断线路故障,记录一次;

然后再向后移动一个采样点,按照以上步骤,计算一次输电线路的各邻域距离,判断输电线路的故障情况;

当连续三次判断输电线路故障,则确定该输电线路故障,保护动作。

2.根据权利要求1所述的一种基于邻域距离的输电线路故障检测方法,其特征在于,步骤三所述的分别计算输电线路两侧A相电流集合之间的邻域距离LA、输电线路两侧B相电流集合之间的邻域距离LB、输电线路两侧C相电流集合之间的邻域距离LC,包括:对于两个元素个数都为N的集合A:{a1,...,aN}、B:{b1,...,bN},N≥2;对于集合A中第i个元素ai,它在集合B中对应第i个元素为bi;取以bi为中心的邻域宽度为k的邻域U(bi)的所有元素,k为该邻域的元素个数,分别计算元素ai与以bi为中心的邻域U(bi)中k个元素之间的各欧氏距离,取得这k个欧氏距离中的最小值及其对应的元素bs,将ai与bs之间的欧式距离d(ai,bm)构造为元素ai与集合B的邻域距离,它满足下式:其中,d(ai,bj)为元素ai和集合B中元素bj之间的欧氏距离,邻域宽度k为奇数,取k=5,则集合B中对应邻域的各元素分别为bi-2、bi-1、bi、bi+1、bi+2;

对于集合A的N个元素,计算得到N个相应的邻域距离,求得这N个邻域距离中的最大值,将它构造为集合A到集合B的单向邻域距离l(A,B),满足下式:其中,U(bi)为以bi为中心的邻域宽度为k的邻域;

在计算集合A中的ai与集合B的邻域距离时,需要注意的是集合A的两端元素,当1≤i≤3时,ai在集合B中对应的邻域包含的元素均为b1、b2、b3、b4、b5;当n-2≤i≤N时,ai在集合B中对应的邻域包含的元素均为bN-4、bN-3、bN-2、bN-1、bN,进而求得相应的邻域距离;

构造集合B到集合A的单向邻域距离l(B,A),满足下式:

将集合A到集合B的单向邻域距离l(A,B)和集合B到集合A的单向邻域距离l(B,A)中的最大值,构造为集合A与集合B之间的邻域距离L,如下式:L=max(l(A,B),l(B,A))                 (9)根据上述两个集合之间的邻域距离的计算方法,针对输电线路mn的k采样时刻的输电线路两侧A相电流集合SA1和SA2,输电线路m侧A相电流集合SA1包含的元素是ImA(k),ImA(k-

1),…,ImA(k-N),输电线路n侧A相电流集合SA2包含的元素是InA(k),InA(k-1),…,InA(k-N),计算SA1和SA2之间的邻域距离LA;

计算得到输电线路两侧B相电流集合SB1和SB2之间的邻域距离LB、输电线路两侧C相电流集合SC1和SC2之间的邻域距离LC。