PDF《基于灰色关联度的配电网故障区段定位与类型识别方法》

1 灰色关联度和相模变换基本原理 1.

1 灰色关联度 灰色关联分析是根据序列曲线几何形状的相似 程度来判断其联系是否紧密, 曲线几何形状越接近, 相应的序列之间的灰色关联度越大, 反之越小.灰 色关联度的定义和计算步骤请参见附录 A.基于灰 色关联度的故障识别算法具有良好的抗电流互感器 饱和性能,且不受电流互感器变比不一致的影响[

1 7] . 1.

2 相模变换 常用的 相模变换方法有对称分量变换、 派克(Park)变换、克拉克(Clarke)变换、卡伦鲍厄(Karrenbauer)变换等.卡伦鲍厄变换矩阵中元素 全部为实数, 变换结果都是实数, 既适用于频域分 析, 也可用于暂态时域分析[

1 8] .

3 1

1 第4 3卷第4期2019年2月2 5日Vol.43N o . 4F e b .

2 5,

2 0

1 9 D O I :

1 0.

7 5

0 0 / A E P S

2 0

1 8

0 1

2 1

0 0

2 本文 采用卡伦鲍厄变换将三相系统变换为0模、 α 模、 β 模系统. Im =

1 3

1 1

1 1 -1

0 1

0 -1 é ? ê ê ê ê ù ? ú ú ú ú Ip (

1 ) 式中: Im 为模电流;

Ip 为相电流.

2 基于灰色关联度的配电网故障定位算法 2.

1 灰色关联特征序列的构造 对于简单配电网, 规定以从母线流向线路为正 方向, 对某区段而言, 上游测量点的电流信号用I ・ S 表示, 下游测量点的电流信号用I ・ R 表示, 设区段的 综合模分量电流分别为I ・ Z 0, I ・ Z α , I ・ Z β . 当本区段内发生故障, 有: | I ・ Z

0 |=| I ・ S 0+ I ・ R

0 |?0 | I ・ Z α |=| I ・ S α + I ・ R α |?0 | I ・ Z β |= I ・ S β+ I ・ R β |?0 ì ? í ? ? ? ? (

2 ) 当线路正常运行或发生区外故障, 有: I ・ Z

0 |=| I ・ S 0+ I ・ R

0 |≈0 I ・ Z α |=| I ・ S α + I ・ R α |≈0 | I ・ Z β |=| I ・ S β+ I ・ R β |≈0 ì ? í ? ? ? ? (

3 ) 当故障发生后, 故障区段的综合模电流较大, 正 常区段的综合模电流较小, 故障区段和正常区段的 综合模电流之间存在明显差异. 2.

2 区段的灰色关联度 当某区段发生故障后, 通过文献[

1 9] 方法确定 故障 时刻, 在不同故障类型下故障区段的0模、 α 模、 β 模的变化存在差异. 本文以故障时刻前后0模、 α 模、 β 模的幅值畸 变度作为标准, 选择幅值变化明显的模量进行分析. 分别计算0模、 α 模、 β 模的幅值畸变度m0, mα , mβ . mj =

1 n ∑ t + n k= t | i j( k) |

1 n ∑ t k= t - n | i j( k) | (

4 ) 式中: j=0, α, β, 表示3种模量;

i j( k) 为电流模量采 样值;

t 为故障发生时刻对应的采样点;

n 为数据长度. 选取故障时刻前后各一个周期的数据, 求取幅 值畸变度mj.如果mj>

ms e t, 则将模量j 作为本次 故障诊断的特征量, 其中 ms e t为畸变度门限.考虑 在正常情况下, 0模的幅值较小, 几乎为0, 在对称故 障的情况下, 由于各相电流互感器的特性差异, 可能 会产生一个大于0的0模测量值, 若直接采用原始 采样值计算幅值畸变度, 会得到一个较大值, 难以界 定正常与接地故障之间的差别.为了过滤掉非接地 故障时因各相差异产生的微弱零模电流, 同时避免 三相负荷不平衡造成的误判, 当0模分母计算值小 于0. 1时, 将分母设为0. 1, 而在大于0. 1时, 则采用 原计算值. 计算各区段的灰色关联度时, 选取故障时刻后 半个周期的特征序列, 按照1. 1节计算各线路特征 序列的灰色关联度.如果0模、 α 模、 β 模中有多个 模量满足幅值畸变度mj >