CN109188192A - 一种无整定配电网选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无整定配电网选线方法，步骤包括：S1.当检测到目标配电网区域内发生单相接地故障时，提取各线路的暂态零序电流信号；S2.将各线路的提取的暂态零序电流信号进行变换，得到对应各线路的时频矩阵；S3.根据各线路得到的时频矩阵确定故障主导特征频率；S4.根据各线路得到的时频矩阵分别计算各线路在故障主导特征频率下的能量参数、方向参数；S5.比较各线路得到的能量参数、方向参数，确定得到故障线路。本发明具有实现方法简单、无需整定参数、选线准确性高且鲁棒性强等优点。

Description

一种无整定配电网选线方法

技术领域

本发明涉及配电网线路故障检测技术领域，尤其涉及一种适用于中低压配电网系统的无整定配电网选线方法。

背景技术

我国中低压配电网系统中性点大多采用小电流接地运行方式，在该运行方式下绝大多数配电网故障均为单相接地故障，且大多数相间故障通常也都是由单相接地故障发展而来，因而当发生单相接地故障时，能够迅速准确的选出故障线路对于防止故障进一步扩大及隔离故障、恢复供电尤为重要。

根据故障信号的来源，现有的配电网故障选线方法主要分为以下几种：注入信号法、故障信号法及信息融合法等，其中注入信号法在现场应用中具有较好效果，但其信号源的设计与控制相对复杂；故障信号法包括稳态信号选线方法和暂态信号选线方法，稳态选线方法利用的故障电流信号微弱，易受配电网中性点接地方式和电弧不稳定性等因素的干扰，导致检测的信号可靠性较低；暂态信号的故障特征明显且受消弧线圈影响小，可充分利用该特性来实现故障选线。

目前利用暂态信号的选线方法主要集中在高频特征的提取，通常都是从不同角度对暂态信号进行处理来确定故障线路，主要包括以下几种方法：

1)基于暂态零序电流特性的选线方法，如利用暂态零序电流起始阶段整体变化趋势进行选线，该类方式实现简单，但失效率高，当零序电流中含有较强直流分量时，由于电流互感器饱和引起波形畸变等即容易带来选线失效问题。

2)基于零序电流能量的选线方法，即由零序电流能量来进行选线，该类方式适用于纯架空线路，但由单一的能量特征无法准确的表征故障线路，故障选线精度不高，在架空-电缆混合线路中就会出现健全电缆线路的能量比故障架空线路高而发生误判的情况。

4)基于小波分析暂态零序电流的选线方法，即利用小波分析暂态零序电流进行故障选线，该类方式具有一定的适用性，但是会受到小波基函数的选取和小波分解尺度等因素影响。

上述基于暂态信号的选线方法均存在一定的缺陷，且均未考虑单相故障发生时线路的方向特性，如相角之间的相关性等，因而上述方法在经高阻接地及故障角较小时选线效果不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、无需整定参数、选线准确性高且鲁棒性强的无整定配电网选线方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种无整定配电网选线方法，步骤包括：

S1.当检测到目标配电网区域内发生单相接地故障时，提取各线路的暂态零序电流信号；

S2.将各线路的提取的所述暂态零序电流信号进行变换，得到对应各线路的时频矩阵；

S3.根据各线路得到的所述时频矩阵确定故障主导特征频率；

S4.根据各线路得到的所述时频矩阵分别计算各线路在所述故障主导特征频率下的能量参数、方向参数；

S5.比较各线路得到的所述能量参数、方向参数，确定得到故障线路。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中将各线路的提取的所述暂态零序电流信号进行S变换，得到对应各线路的时频矩阵。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中通过比较不同频率点的暂态能量大小，由各频率点的暂态能量中最大值确定得到所述故障主导特征频率。

作为本发明的进一步改进，所述能量参数包括基于短窗能量的参数，所述短窗能量为指定时间周期内的信号能量，所述步骤S4中对各线路提取的指定时间周期内零序电流短窗数据进行S变换，计算得到各线路在所述故障主导特征频率下的短窗能量。

作为本发明的进一步改进，所述基于短窗能量的参数为将所述短窗能量进行归一化得到的暂态能量参数Q_i，所述暂态能量参数Q_i的计算步骤为：

计算各条线路在所述故障主导特征频率下的短窗能量：

其中，W_i-t为故障主导特征频率下第i条线路的短窗能量，m为线路数，S(m,k)为第i条线路提取的指定时间周期内零序电流短窗数据进行S变换得到的m行k列的时频矩阵；

计算故障特征频率下第i条线路的短窗能量占线路总能量的比率p_i：

对p_i进行归一化处理得到所述暂态能量参数Q_i：

其中，min{p_i}为各线路对应的p_i的最小值，max{p_i}为各线路对应的p_i的最大值。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中方向参数包括基于相角的参数。

作为本发明的进一步改进，所述基于相角的参数为根据各条线路之间的相角差异构建得到的综合相角参数，所述综合相角参数的计算步骤为：

对故障主导特征频率下的时频矩阵中每个元素进行相角计算，得到各条线路的相角矩阵

其中为第i条线路与第j条线路的相角差；

按照下式确定得到综合相角参数：

其中，为第i条线路的综合相角参数，m为线路数。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S5的步骤包括：由所述能量参数、方向参数建立二维坐标系，在所述二维坐标系中确定故障线路的基准点以及健全线路的基准点，分别计算各条线路在所述二维坐标系中位置与所述故障线路的基准点之间的距离得到故障距离d_g1，以及各条线路在所述二维坐标系中位置与所述健全线路的基准点之间的距离得到健全距离d_z1，比较各条线路计算得到的所述故障距离d_g1、健全距离d_z1，最终确定得到故障线路。

作为本发明的进一步改进，所述确定得到故障线路包括：若目标区域为不含分支线路的配电网系统，当线路i的所述故障距离d_g1i小于所述健全距离d_z1i时，判定线路i为故障线路，否则为健全线路；若目标区域为含分支线路的配电网系统，当线路i的所述故障距离d_g1i小于所述健全距离d_z1i，且满足包括线路i的故障距离d_g1i大于其他馈线、以及线路i的健全距离d_z1i大于其他馈线的条件时，判定线路i为故障线路，否则为健全线路。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中提取各线路的暂态零序电流信号为故障后指定时间周期内各线路的零序电流短窗数据。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明无整定配电网选线方法，充分利用故障线路与健全线路之间方向和能量的差异性，在对小电流接地系统发生单相接地故障时各线路零序电流分析的基础上，通过变换得到表征各线路的时频矩阵，确定故障主导特征频率后分别计算各条线路故障特征频率下的能量参数和方向参数，可以得到线路的能量、方向特性，综合各条线路故障特征频率下的能量参数和方向参数来进行故障选线，能够充分利用故障发生后的暂态零序电流特征，将能量参数与方向参数两种判据结合，有效提高了配电网单相接地故障时选线的准确性、可靠性以及保护裕度，且可以使得受故障位置、故障合闸角、故障电阻、网络结构等因素的影响较小。

2、本发明无整定配电网选线方法，利用S变换得到表征各线路的时频特性矩阵，由S变换不仅可以提取原始信号的幅值信息，而且可以提取相角信息，能够有效的提取暂态信号能量及极性特征，从而可结合能量及极性特征提高故障选线的准确度及可靠性。

3、本发明无整定配电网选线方法，进一步利用欧氏距离算法融合二维信息得到每条线路的特征距离，通过比较实时特征样本的故障距离和健全距离大小，可以快速、高效的实现无整定保护判别的配电网故障选线，无需人为设定阈值，有效提高故障选线的准确度及可靠性。

4、本发明无整定配电网选线方法，在故障选线过程无需整定参数，避免了人为因素干扰，且可适用于含分支线路的各类配电网系统中，同时对硬件要求较低。

附图说明

图1是本实施例无整定配电网选线方法的实现流程示意图。

图2是本实施例实现无整定配电网选线的具体流程示意图。

图3是本发明具体实施例中采用的10kv配电网仿真模型示意图。

图4是本发明具体实施例中得到的仿真结果示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1、2所示，本实施例无整定配电网选线方法步骤包括：

S1.当检测到目标配电网区域内发生单相接地故障时，提取各线路的暂态零序电流信号；

S2.将各线路的提取的所述暂态零序电流信号进行变换，得到对应各线路的时频矩阵；

S3.根据各线路得到的所述时频矩阵确定故障主导特征频率；

S4.根据各线路得到的所述时频矩阵分别计算各线路在所述故障主导特征频率下的能量参数、方向参数；

S5.比较各线路得到的所述能量参数、方向参数，确定得到故障线路。

小电流接地系统发生单相接地故障时，故障线路与健全线路零序电流方向和能量均会存在差异性，如故障特征频率下故障线路暂态能量远大于健全线路，且故障线路零序电流相位滞后健全线路180°。本实施例充分利用上述方向和能量的差异性，在对小电流接地系统发生单相接地故障时各线路零序电流分析的基础上，通过变换得到表征各线路的时频矩阵，确定故障主导特征频率后分别计算各条线路故障特征频率下的能量参数和方向参数，可以得到线路的能量、方向特性，综合各条线路故障特征频率下的能量参数和方向参数来进行故障选线，能够充分利用故障发生后的暂态零序电流特征，将能量参数与方向参数两种判据结合，有效提高了配电网单相接地故障时选线的准确性、可靠性以及保护裕度，且可以使得受故障位置、故障合闸角、故障电阻、网络结构等因素的影响较小。

本实施例中，步骤S1中提取各线路的暂态零序电流信号为故障后指定时间周期内各线路的零序电流短窗数据，具体可选取故障后1/4周期各故障线路零序电流的短窗数据，单相接地故障后，第一个周期内的暂态信号最明显，故障后1/4周期数据即可以完整、准确的表征故障信号，同时可以减少不必要的数据处理量。可以理解的是，也可以根据实际需求提取所需的零序电流短窗数据。

本实施例中，步骤S2中将各线路的提取的暂态零序电流信号进行S变换，得到对应各线路的时频矩阵，即利用S变换提取各线路的时频矩阵。

S变换是以Morlet小波为小波基的连续小波变换和加时窗短时傅里叶变换的基础上延伸而来一种具有强大时频分析能力的方法，不仅可以提取原始信号的幅值信息，而且可以提取相角信息，拥有与频率相关的分辨特征。S变换的原理如下：

信号x(t)经过S变换后得到与其相关的时频矩阵，定义如下：

式(1)和式(2)中，w(τ-t,f)为高斯窗口，τ为高斯窗口在时间轴t的位置控制参数，f为频率，j为虚数单位。

由上式可知S变换的高斯窗函数的宽度和高度因频率的不同而发生改变，高斯窗的宽度与频率呈正比，且高度越大，自动调节频率分辨率的能力越强。

对式(1)右边进行传统的傅里叶变换，再作傅里叶反变换，最后通过变量代换将S变换转换成信号x(t)的傅里叶变换x(f)的函数，即：

式中f≠0中，对式(3)进行离散化可以得到S变换的离散形式：

其中：

对采集后的N个离散信号点x(i)(i＝1,2…N)采用公式(4)和公式(5)进行S变换得到n+1行m列的时频矩阵，记为S矩阵，其列对应采样时间点，行对应频率，第一行n＝0对应直流分量，相邻行之间的频率之差△f为：

第n行对应的频率为：

其中，f_s为采样频率，N为采样点，n＝0时，f_n＝0。

本实施例利用S变换处理各线路的零序电流信号得到复时频特性矩阵，能够有效的提取暂态信号能量及极性特征，从而可结合能量及极性特征提高故障选线的准确度及可靠性。可以理解的是，当然也可以根据实际需求采用其他方法来提取暂态信号的能量、方向(极性)参数。

本实施例中，步骤S3中通过比较不同频率点的暂态能量大小，由各频率点的暂态能量中最大值确定得到故障主导特征频率，即根据能量最大值的原理确定故障主导特征频率f_t，其中包含f_t＝0的直流分量。

当发生单相接地故障时，故障主导特征频率下故障线路暂态能量远大于健全线路，且故障线路零序电流相位滞后健全线路180°，本实施例基于上述特性，通过先确定故障主导特征频率，再分别计算各条线路在故障主导特征频率下的能量参数、方向参数，由计算得到的能量参数、方向参数，即可根据上述特性确定出故障线路。

本实施例中，能量参数包括基于短窗能量的参数，短窗能量为指定时间周期内的信号能量，步骤S4中对各线路提取的指定时间周期内零序电流短窗数据进行S变换，计算得到各线路在故障主导特征频率下的短窗能量。如上述，本实施例具体选取故障后1/4周期各故障线路零序电流的短窗数据，考虑每条线路零序电流故障特征频率可能不一致，利用S变换处理各线路的零序电流信号，确定故障主导特征频率f_t后，计算每条线路的主导特征频率f_t下各线路的短窗能量W_i-t，短窗能量W_i-t计算流程如下：

故障后1/4周期的暂态能量计算公式为：

其中，W_i为第i条线路的暂态能量，u₀(τ)为母线零序电压；i_0i(τ)为第i条线路的零序电流。

由于每条线路的起端零序电压均为母线零序电压，本实施例略去母线零序电压，利用S变换提取各线路零序电流信号各个频率点的特征，联立式(4)，式(5)和式(9)得到定义故障主导特征频率f_t下各线路的短窗能量W_i-t为:

其中S(m,k)为第i条线路提取的指定时间周期内零序电流短窗数据进行S变换得到的m行k列的时频矩阵。

本实施例进一步将短窗能量进行归一化得到的暂态能量参数Q_i，具体按式(11)、(12)对各条线路S变换的短窗能量进行归一化处理得到暂态能量参数Q_i，先计算故障特征频率下第i条线路的短窗能量占线路总能量的比率p_ii；

再对p_i进行归一化处理后得到式(12)中的暂态能量参数Q_i；

其中，min{p_i}为各线路对应的p_i的最小值，max{p_i}为各线路对应的p_i的最大值。

本实施例将按上述计算得到的暂态能量参数Q_i作为判据，当发生单相接地故障时，故障线路的暂态能量参数Q_i接近于1，健全线路的暂态能量参数Q_i接近于0，可以区分故障线路和健全线路。

可以理解的是，上述能量参数当然也可以根据实际需求采用其他参数，如基于短窗能量进一步优化、处理后得到的参数，还可以采用几种能量参数的组合。

本实施例中，步骤S4中方向参数包括基于相角的参数，以利用当发生单相接地故障时，故障主导特征频率下故障线路零序电流相位滞后的特性进行故障选线，通过比较每条线路的零序电流相位构成保护判据。

本实施例首先利用S变换处理各线路的零序电流信号得到复时频特性矩阵，选取故障后1/4周期各故障线路零序电流的短窗数据，根据能量最大值原理确定各条线路零序电流故障特征频率f_q(其中f_q≠0)，对故障主导特征频率f_q下时频矩阵的每个元素进行相角计算，得到各条线路的相角矩阵

其中表示第i条线路与第j条线路的相角差。

本实施例进一步根据各条线路之间的相角差异性构建得到综合相角参数，以表示各条线路相角关系，综合相角参数计算公式如下：

式(14)中表示线路i的综合相角参数，m为线路数，即系统的出线条数。

由公式可知故障线路的综合相角参数接近于1，健全线路的综合相角参数接近于可以利用各条线路的综合相角参数来的区分故障线路和健全线路。

通过采用上述综合相角参数作为方向参数，可以进一步刻画故障线路与健全线路的差异性，形成更加直观简单的故障选线判据。可以理解的是，当然也可以根据实际需求采用其他方向参数，如基于相角的进一步优化、处理得到的参数，或多种相位参数的组合参数。

按上述方法计算得到各线路再故障特征频率下的暂态能量参数与综合相角参数后进行比较，利用单相故障发生时故障线路的暂态能量远大于健全线路，且故障线路零序电流相位滞后健全线路180°的特性即可方便、快速的实现故障选线。

本实施例中，步骤S5的步骤包括：由能量参数、方向参数建立二维坐标系，在二维坐标系中确定故障线路的基准点以及健全线路的基准点，分别计算各条线路在二维坐标系中位置与故障线路的基准点之间的距离得到故障距离d_g1，以及各条线路在二维坐标系中位置与所述健全线路的基准点之间的距离得到健全距离d_z1，比较各条线路计算得到的所述故障距离d_g1、健全距离d_z1，最终确定得到故障线路。

本实施例具体以线路归一化后的暂态能量参数Q_i为横坐标，综合相角参数为纵坐标，建立二维坐标系，其中坐标点表示线路i的暂态能量参数-综合相角参数坐标点。由故障线路的上述暂态能量及相位特性可知，故障线路距离基准点(1，1)的距离较小，而健全线路距离基准点的距离较小，本实施例确定故障线路的基准点为(1，1)，健全线路的基准点为计算各条线路故障特征频率下的暂态能量参数与综合相角参数后，通过分别计算各线路提取的参数在二维坐标系中位置与各基准点之间的距离，可以实现快速、高效的故障选线。

本实施例具体通过欧氏距离算法分别计算出第i线路在二维坐标系中与故障样本中心、健全样本中心的故障距离d_g1i、健全距离d_z1i，其表达式为：

由式(15)和(16)可知，当线路发生单相接地故障时，实时样本与故障样本中心的欧式距离(故障距离)接近于0，与健全样本中心的欧式距离(健全距离)接近于而健全线路相反。

本实施例通过利用欧氏距离算法融合二维信息得到每条线路的特征距离，通过比较实时特征样本的故障距离和健全距离大小，可以实现基于无整定保护判别的配电网故障选线，无需人为设定阈值，能够有效提高故障选线的准确度及可靠性。

本实施例由故障距离、健全距离构成保护判据，确定得到故障线路包括：若目标区域为不含分支线路的配电网系统，当线路i的所述故障距离d_g1i小于所述健全距离d_z1i时，判定线路i为故障线路，否则为健全线路；若目标区域为含分支线路的配电网系统，当线路i的所述故障距离d_g1i小于所述健全距离d_z1i，且满足包括线路i的故障距离d_g1i大于其他馈线、以及线路i的健全距离d_z1i大于其他馈线的条件时，判定线路i为故障线路，否则为健全线路。

上述故障选线过程无需整定参数，避免了人为因素干扰，且可适用于含分支线路的各类配电网系统中，同时对硬件要求较低，如采用10kHz的采样频率记录故障数据就可以实现准确的选线。

为了验证上述本发明上述方法的有效性，本实施例基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件搭建含馈线分支线路的10kV配电网单相接地故障模型，分别考虑架空线路和缆线混合线路两种情况进行仿真实验，其中10kV配电网线路参数及模型如下：

表1：架空线路参数

表2：电缆线路参数

如图3所示，本实施例具体10kV配电网仿真模型采用电缆线路与架空线路的混合模型，该系统有4条出线和2条分支线路，其中线路1、线路4和线路5分别为15km、10km和10km的架空线路；线路2和线路6为混合线路，均由5km的架空线路和5km的电缆线路组成；线路3为10km的电缆线路。消弧线圈的补偿度p取8％，消弧线圈电感值取为0.773H；各条线路的负荷都用一个400+j20Ω的等效阻抗代替。

本实施例仿真中采样频率取10kHz(每个周期200个采样点)，电源频率为50Hz，单相接地故障后，第一个周期内的暂态信号最明显，选取故障后的1/4周期的信号进行处理分析，本实施例针对不同的故障线路、故障位置、故障电阻、故障合闸角均进行了大量仿真，以下给出其中低阻接地故障、一般性故障、高阻接地故障等几种典型接地故障分析：

仿真的情况如下：

1)故障线路L_m：从线路1到线路6。

2)单相接地故障位置X_f：从线路长度的0％到100％，间隔为线路的长度的10％。

3)故障电阻R_f：从1Ω至5000Ω。

4)故障合闸角θ：从0°至90°。

为了方便分析，假设线路3的50％处发生单相接地故障，利用S变换对每条线路故障后1/4周期的暂态零序电流进行分析，得到相对应的时频矩阵，再利用Matlab软件分析出故障线路与健全线路在各频带的能量分布如图4所示，其中(a)～(f)依次对应为故障线路L1～故障线路L6的结果，由图4可知，线路L1、L2、L3对应的故障特征频率分别为：3200Hz、800Hz、400Hz。线路L4、L5、L6对应的故障特征频率均为400Hz；再分别计算出故障特征频率下各条线路所对应的暂态能量参数Q_i和综合相角参数φ_i，采用本发明上述方法区分故障线路与健全线路。

本实施例分别模拟10kV配电网系统的6条线路在不同接地位置，不同合闸角和不同故障电阻情况下发生单相接地故障，通过S变换得到表征各线路的时频矩阵，然后计算各条线路故障特征频率下暂态能量参数Q_i和综合相角参数φ_i，得到其结果如表3和表4所示：

表3：基于不同故障条件下各线路暂态能量参数Q_i

表4：基于不同故障条件下各线路综合相角参数

再以线路归一化后的暂态能量参数Q_i为横坐标，线路综合相角参数φ_i为纵坐标，建立二维坐标系，计算每条线路所对应的二维坐标点(Q_i，φ_i)，利用欧氏距离算法分别计算出第i线路的故障距离d_gli和健全距离d_zli。为了方便分析，当线路2的50％处发生了故障电阻为500Ω、故障合闸角为45°的单相接地故障，其所对应的二维坐标点(Q_i，φ_i)与故障样本中心和健全样本中心的特征距离可以用矩阵D表示：

通过矩阵D可知线路2的故障距离d_gl2远小于健全距离d_z12，而其他线路相反，即可以准确的区分出故障线路。

为了进一步验证本发明方法的适用性和优势，本实施例模拟不同合闸角、不同故障电阻、不同故障位置下的单相接地故障情况，得到各个线路的故障距离d_g1与健全距离d_z1的结果如表5所示：

表5：基于不同故障条件下各线路故障距离d_g1和健全距离d_z1

由表5可知，当故障发生在线路1至线路4时，采用本发明上述故障选线方法均能准确判别故障线路；当故障发生在分支线路5和分支线路6时，流经分支线路的零序电流相位与线路4相同，但分支线路暂态能量参数大于线路4暂态能量参数，根据选线判据，本发明方法也能准确的判别故障分支线路，相比两种单一的故障选线方法，本发明方法具有较高的判据裕度，受故障位置、故障合闸角、故障电阻、网络结构等因素影响较小，尤其适用于结构复杂的配电网系统，并且无需人为设定阈值进行故障判别，具有很高的选线准确性和可靠性。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种无整定配电网选线方法，其特征在于步骤包括：

S1.当检测到目标配电网区域内发生单相接地故障时，提取各线路的暂态零序电流信号；

S2.将各线路的提取的所述暂态零序电流信号进行变换，得到对应各线路的时频矩阵；

S3.根据各线路得到的所述时频矩阵确定故障主导特征频率；

S4.根据各线路得到的所述时频矩阵分别计算各线路在所述故障主导特征频率下的能量参数、方向参数；

S5.比较各线路得到的所述能量参数、方向参数，确定得到故障线路。

2.根据权利要求1所述的无整定配电网选线方法，其特征在于，所述步骤S2中将各线路的提取的所述暂态零序电流信号进行S变换，得到对应各线路的时频矩阵。

3.根据权利要求2所述的无整定配电网选线方法，其特征在于，所述步骤S3中通过比较不同频率点的暂态能量大小，由各频率点的暂态能量中最大值确定得到所述故障主导特征频率。

4.根据权利要求1或2或3所述的无整定配电网选线方法，其特征在于，所述能量参数包括基于短窗能量的参数，所述短窗能量为指定时间周期内的信号能量，所述步骤S4中对各线路提取的指定时间周期内零序电流短窗数据进行S变换，计算得到各线路在所述故障主导特征频率下的短窗能量。

5.根据权利要求4所述的无整定配电网选线方法，其特征在于，所述基于短窗能量的参数为将所述短窗能量进行归一化得到的暂态能量参数Q_i，所述暂态能量参数Q_i的计算步骤为：

计算各条线路在所述故障主导特征频率下的短窗能量：

其中，W_i-t为故障主导特征频率下第i条线路的短窗能量，m为线路数，S(m,k)为第i条线路提取的指定时间周期内零序电流短窗数据进行S变换得到的m行k列的时频矩阵；

计算故障特征频率下第i条线路的短窗能量占线路总能量的比率p_i：

对p_i进行归一化处理得到所述暂态能量参数Q_i：

其中，min{p_i}为各线路对应的p_i的最小值，max{p_i}为各线路对应的p_i的最大值。

6.根据权利要求1或2或3所述的无整定配电网选线方法，其特征在于，所述步骤S4中方向参数包括基于相角的参数。

7.根据权利要求6所述的无整定配电网选线方法，其特征在于，所述基于相角的参数为根据各条线路之间的相角差异构建得到的综合相角参数，所述综合相角参数的计算步骤为：

对故障主导特征频率下的时频矩阵中每个元素进行相角计算，得到各条线路的相角矩阵

其中为第i条线路与第j条线路的相角差；

按照下式确定得到综合相角参数：

其中，为第i条线路的综合相角参数，m为线路数。

8.根据权利要求1或2或3所述的无整定配电网选线方法，其特征在于，所述步骤S5的步骤包括：由所述能量参数、方向参数建立二维坐标系，在所述二维坐标系中确定故障线路的基准点以及健全线路的基准点，分别计算各条线路在所述二维坐标系中位置与所述故障线路的基准点之间的距离得到故障距离d_g1，以及各条线路在所述二维坐标系中位置与所述健全线路的基准点之间的距离得到健全距离d_z1，比较各条线路计算得到的所述故障距离d_g1、健全距离d_z1，最终确定得到故障线路。

9.根据权利要求8所述的无整定配电网选线方法，其特征在于，所述确定得到故障线路包括：若目标区域为不含分支线路的配电网系统，当线路i的所述故障距离d_g1i小于所述健全距离d_z1i时，判定线路i为故障线路，否则为健全线路；若目标区域为含分支线路的配电网系统，当线路i的所述故障距离d_g1i小于所述健全距离d_z1i，且满足包括线路i的故障距离d_g1i大于其他馈线、以及线路i的健全距离d_z1i大于其他馈线的条件时，判定线路i为故障线路，否则为健全线路。

10.根据权利要求1或2或3所述的无整定配电网选线方法，其特征在于，所述步骤S1中提取各线路的暂态零序电流信号为故障后指定时间周期内各线路的零序电流短窗数据。