CN110687390A - 一种基于可拓理论的小电流融合选线方法 - Google Patents

一种基于可拓理论的小电流融合选线方法 Download PDF

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CN110687390A
CN110687390A CN201910538361.4A CN201910538361A CN110687390A CN 110687390 A CN110687390 A CN 110687390A CN 201910538361 A CN201910538361 A CN 201910538361A CN 110687390 A CN110687390 A CN 110687390A
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Abstract

本发明公开了一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，本发明运用可拓理论将各馈线故障零序电流的感性衰减直流分量特征与特征频段的暂态分量小波包分解综合相关系数进行融合，充分利用了缆‑线混合线路发生单相接地故障时明显的故障暂态特征，根据各特征值自适应地设定各特征对应的量域。以单相接地故障角的大小客观地确定各特征对应的权重系数，进一步提高了选线方法的准确性。

Description

一种基于可拓理论的小电流融合选线方法
技术领域
本发明涉及小电流融合选线技术领域，具体为一种基于可拓理论的小电流融合选线方法。
背景技术
现有的选线技术都还仅仅是利用故障的部分有用信息，因此都存在一定的局限性，不可能对所有故障情况都适用。近三年来，小电流接地故障选线的研究又掀起了高潮，国内外学者将诸如小波分析、Prony方法、ANN方法、信息融合、模糊方法等引入到小电流接地保护中。但是，如果过于依赖于数学分析工具而忽视了故障特征本身的透彻分析，对问题的解决无异于舍本逐末。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于可拓理论的小电流融合选线方法,包括以下步骤：
A、求取各馈线线的衰减直流分量；
B、求取小波包分解综合相关系数；
C、确定单相接地故障的物元三要素；
D、建立描述单相接地故障的物元模型；
E、建立待定故障线路状态T的现状物元模型；
F、计算关联函数值确定权系数；
G、根据故障合闸角确定故障权重；
H、计算待定故障线路的关联置信度。
优选的，所述步骤A中具体为：当中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，流过故障线路的零序电流id由暂态电容电流iC和暂态电感电流iL两部分叠加而成，即
Figure RE-GDA0002303115000000021
式中，第一项为接地电流稳态分量；其余为接地电流的暂态分量，等于电容电流的暂态自由振荡分量与电感电流的暂态直流分量之和；
即当线路不在电压峰值附近故障时，系统将有衰减直流分量产生，它只流经故障线路和消弧线圈，而不流经健全线路；当母线故障时，虽然也有衰减直流分量产生，但它不流经任何线路，而是直接流入消弧线圈；当线路在电压峰值附近故障时，系统中衰减直流分量很小，采样信号具有如下形式：
Figure RE-GDA0002303115000000022
式中IDC为衰减直流分量初值，τ为衰减时间常数，Im(n)和φn分别为n次谐波的幅值和初相角，将x(t)离散化得：式中ΔT为采样时间间隔，令
Figure RE-GDA0002303115000000025
在一个周期内对x(k)求和、化简可得：
Figure RE-GDA0002303115000000024
当谐振接地系统故障不发生在相电压峰值附近时，流经故障线路的衰减直流分量较大，流经健全线路的衰减直流分量很小；母线故障时，流经各线路的衰减直流分量都很小，由此可构造小故障角情况下的选线判据为：
1)若IDC,i>IDC,j+IDC,k成立，则线路i为故障线路。其中IDC,i>IDC,j≥IDC,k分别表示衰减直流分量最大的3条线路对应的衰减直流分量；
2)若IDC,i>IDC,j+IDC,k不成立，则为母线故障。
优选的，所述步骤B中具体为：利用db10小波包将谐振接地系统流经各线路的故障暂态零序电流进行4层分解并剔除工频所在最低频段(4，0)后，能量较大的频段即为该线路暂态电容电流分布较集中的频段，也就是故障特征最明显的特征频段。线路在各频段的总能量定义为：式中：
Figure RE-GDA0002303115000000032
为线路i的故障零序电流的小波包分解在第(k,l)子频段下的第j个系数，其中系统共有m条馈出线，每个子频段有n个系数，计算各频带上所有线路暂态零序电流的能量和值，选择能量和值的最大值和次大值所在的频带为特征频带；依次在两个特征频带上对故障后各条线路零序电流暂态分量的小波包分解系数进行两两相关分析，其归一化的相关函数为：
Figure RE-GDA0002303115000000033
式中：
Figure RE-GDA0002303115000000034
分别为线路x，y的故障零序电流的小波包分解在特征频段(g,h)下的第j个系数，利用上式求取线路之间的两两相关系数，分别形成两个特征频段的相关系数矩阵M1、 M2，根据两相关系数矩阵求取每条线路相对于其他线路的综合相关系数ρs(i)， i＝1,2,…,m为系统馈出线条数；s＝1,2表示两个特征频段，得到：
Figure RE-GDA0002303115000000041
为综合反应信号在两个特征频段的相关性，取信号在两个特征频段的综合相关系数的平均值作为选线判据的综合相关系数ρ(i)，i＝1,2,…,m，
Figure RE-GDA0002303115000000042
式中ρ为综合相关系数且|ρ|≤1，ρ越大，两个波形越相似；当ρ＝1，说明x(n)和y(n)完全相似，由此可构造大故障角情况下的选线判据为：若ρmax-ρmin>ρset＝0.5成立，则ρmin对应的线路为故障线路，否则母线故障。其中，ρmax,ρmin分别为最大综合相关系数和最小综合相关系数。
优选的，所述步骤C具体为：根据数字仿真采用的辐射状谐振接地系统模型，确定谐振接地系统单相接地故障的事物名称，即可能发生故障的线路集合为I＝{I1,I2,I3,I4,I5,I6}，其中I1,I2,…,I6分别表示线路1到线路6故障，与各事物相应的特征集合C＝{C1,C2}，特征C1为各线路的衰减直流分量 IDC，特征C2为小波包分解综合相关系数ρ；
由故障衰减直流分量特征分析可知，当故障角较小时，确定关于衰减直流分量这一特征的量域应分为两个部分，即(1)若IDC,i>IDC,j+IDC,k不成立，为母线故障，则关于衰减直流分量这一特征的量域Vi11为
Vi11＝﹤IDC,i+0.5IDC,k，IDC,i+0.5IDC,j﹥
(2)若IDC,i>IDC,j+IDC,k成立，则线路i为故障线路，此时关于衰减直流分量这一特征的量域Vi12为
Vi12＝﹤IDC,i-0.5IDC,j，IDC,i+0.5IDC,j﹥
由小波包分解综合相关系数特征分析可知，当故障角较大时，确定关于小波包分解综合相关系数这一特征的量域也应分为两个部分，即
(1)若ρmax-ρmin>ρset不成立，为母线故障，则关于综合相关系数这一特征的量域Vi21为
Vi21＝﹤ρmax+0.5|ρmin|,ρmax+|ρmin|﹥
(2)若ρmax-ρmin>ρset成立，则ρmin对应的线路为故障线路，此时关于综合相关系数这一特征的量域Vi22为
Vi22＝﹤-1，ρmin+0.1|ρmax|﹥。
优选的，所述步骤D具体为：若谐振接地系统第i条线路发生单相接地故障，则相应的故障物元模型为：
Figure RE-GDA0002303115000000051
式中Vij＝﹤aij,bij﹥为线路i故障关于特征Cj容许的量域i＝1,2,…,6； j＝1,2，可见关于每个特征的量域按照特征的取值分为了两部分，即关于特征C1的量域为Vi11和Vi12；关于特征C2的量域为Vi21和Vi22；根据各故障线路的量域及故障特征，确定节域V'ij＝﹤cij,dij﹥为：
V'i11＝﹤IDC,i+IDC,k,IDC,i+IDC,j﹥
V'i12＝﹤IDC,i-IDC,j,IDC,i+IDC,j﹥
V'i21＝﹤ρmax+0.5|ρmin|,1﹥
V'i22＝﹤-1，ρmin+0.2|ρmax|﹥。
优选的，所述步骤E具体为：建立待定故障线路状态T的现状物元模型
Figure RE-GDA0002303115000000061
式中vtj为谐振接地系统发生单相接地故障时，线路i对应各特征的实际状态，即实际取值。
优选的，所述步骤F具体为：计算关联函数值
Figure RE-GDA0002303115000000062
式中为点vij与区间Vij的距，Kij(vtj)为vtj关于区间Vij、V'ij的关联函数；当Kij(vtj)≥0时，表示vtj属于Vij；当Kij(vtj)≤–1时，表示vtj不属于Vij；当–1<Kij(vtj)<0时，称为可拓域，表示vtj仍然有机会属于 Vij，并且数值越大，vtj越容易转化到Vij中。
优选的，所述步骤G具体为：所述步骤G具体为：从故障时刻开始选取母线零序电压1个周期的采样点，计算其相角θu0(设零序电压为正弦函数，且θu0∈[-180°,180°])；由此可见，||θu0|-90°|越大，故障角越小，此时故障线路中含有较大的衰减直流分量，而各线路零序电流所含高频暂态分量较小，因此，特征C1应占权重也越大，特征C2所占权重越小；反之，||θu0|-90°|越小，故障角越大，故障线路中所含衰减直流分量越小，而各线路零序电流含有较明显的高频暂态分量，因此，特征C1应占权重越小，特征C2所占权重越大。基于上述分析，根据故障合闸角的大小来确定2个特征的权重系数分别为
Figure RE-GDA0002303115000000064
Figure RE-GDA0002303115000000065
优选的，所述步骤H具体为：计算待定故障线路的关联置信度：
Figure RE-GDA0002303115000000071
谐振接地系统发生单相接地故障时，当线路i的vtj在区间﹤aij,bij﹥内时 Kij(vtj)≥0，即λ(Ii)≥0,表明线路i在特征Cj条件下在关联置信度内，判定为故障线路；否则Kij(vtj)<0，即λ(Ii)<0,表明线路在特征Cj条件下不在关联置信度内，判定为健全线路。当母线发生单相接地故障时，各馈线的vtj均不在区间﹤aij,bij﹥内，任意的Kij(vtj)<0,即λ(Ii)<0；由此可形成选线判据：
(1)若存在一个i，使得λ(Ii)≥0成立,则线路i对应故障线路， i＝1,2,…,6；
(2)若λ(Ii)<0对于i＝1,2,…,6均成立，则判为母线故障。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明运用可拓理论将各馈线故障零序电流的感性衰减直流分量特征与特征频段的暂态分量小波包分解综合相关系数进行融合，充分利用了缆-线混合线路发生单相接地故障时明显的故障暂态特征，根据各特征值自适应地设定各特征对应的量域。以单相接地故障角的大小客观地确定各特征对应的权重系数，进一步提高了选线方法的准确性。
附图说明
图1为本发明故障选线算法流程图。
图2为本发明可拓关联函数示意图；
图3为小故障角线路故障示意图；
图4为大故障角线路故障示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供如下技术方案：一种基于可拓理论的小电流融合选线方法,包括以下步骤：
A、求取各馈线线的衰减直流分量；
B、求取小波包分解综合相关系数；
C、确定单相接地故障的物元三要素；
D、建立描述单相接地故障的物元模型；
E、建立待定故障线路状态T的现状物元模型；
F、计算关联函数值确定权系数；
G、根据故障合闸角确定故障权重；
H、计算待定故障线路的关联置信度。
本发明中，步骤A中具体为：当中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，流过故障线路的零序电流id由暂态电容电流iC和暂态电感电流iL两部分叠加而成，即
式中，第一项为接地电流稳态分量；其余为接地电流的暂态分量，等于电容电流的暂态自由振荡分量与电感电流的暂态直流分量之和，谐振接地系统发生单相接地故障时，不同故障合闸角情况下故障线路和健全线路的零序电流如图 3、4所示；
即当线路不在电压峰值附近故障时，系统将有衰减直流分量产生，它只流经故障线路和消弧线圈，而不流经健全线路；当母线故障时，虽然也有衰减直流分量产生，但它不流经任何线路，而是直接流入消弧线圈；当线路在电压峰值附近故障时，系统中衰减直流分量很小，采样信号具有如下形式：
式中IDC为衰减直流分量初值，τ为衰减时间常数，Im(n)和φn分别为n次谐波的幅值和初相角，将x(t)离散化得：
Figure RE-GDA0002303115000000092
式中ΔT为采样时间间隔，令
Figure RE-GDA0002303115000000094
在一个周期内对x(k)求和、化简可得：
Figure RE-GDA0002303115000000093
当谐振接地系统故障不发生在相电压峰值附近时，流经故障线路的衰减直流分量较大，流经健全线路的衰减直流分量很小；母线故障时，流经各线路的衰减直流分量都很小，由此可构造小故障角情况下的选线判据为：
1)若IDC,i>IDC,j+IDC,k成立，则线路i为故障线路。其中IDC,i>IDC,j≥IDC,k分别表示衰减直流分量最大的3条线路对应的衰减直流分量；
2)若IDC,i>IDC,j+IDC,k不成立，则为母线故障。
本发明中，步骤B中具体为：利用db10小波包将谐振接地系统流经各线路的故障暂态零序电流进行4层分解并剔除工频所在最低频段(4，0)后，能量较大的频段即为该线路暂态电容电流分布较集中的频段，也就是故障特征最明显的特征频段。线路在各频段的总能量定义为：
Figure RE-GDA0002303115000000101
式中：为线路i的故障零序电流的小波包分解在第(k,l)子频段下的第j个系数，其中系统共有m条馈出线，每个子频段有n个系数，计算各频带上所有线路暂态零序电流的能量和值，选择能量和值的最大值和次大值所在的频带为特征频带；依次在两个特征频带上对故障后各条线路零序电流暂态分量的小波包分解系数进行两两相关分析，其归一化的相关函数为：
Figure RE-GDA0002303115000000103
式中：
Figure RE-GDA0002303115000000104
分别为线路x，y的故障零序电流的小波包分解在特征频段(g,h)下的第j个系数，利用上式求取线路之间的两两相关系数，分别形成两个特征频段的相关系数矩阵M1、 M2，根据两相关系数矩阵求取每条线路相对于其他线路的综合相关系数ρs(i)， i＝1,2,…,m为系统馈出线条数；s＝1,2表示两个特征频段，得到：
Figure RE-GDA0002303115000000105
为综合反应信号在两个特征频段的相关性，取信号在两个特征频段的综合相关系数的平均值作为选线判据的综合相关系数ρ(i)，i＝1,2,…,m，式中ρ为综合相关系数且|ρ|≤1，ρ越大，两个波形越相似；当ρ＝1，说明x(n)和y(n)完全相似，由此可构造大故障角情况下的选线判据为：若ρmax-ρmin>ρset＝0.5成立，则ρmin对应的线路为故障线路，否则母线故障。其中，ρmax,ρmin分别为最大综合相关系数和最小综合相关系数。
本发明中，步骤C具体为：根据数字仿真采用的辐射状谐振接地系统模型，确定谐振接地系统单相接地故障的事物名称，即可能发生故障的线路集合为I＝{I1,I2,I3,I4,I5,I6}，其中I1,I2,…,I6分别表示线路1到线路6故障，与各事物相应的特征集合C＝{C1,C2}，特征C1为各线路的衰减直流分量 IDC，特征C2为小波包分解综合相关系数ρ；
由故障衰减直流分量特征分析可知，当故障角较小时，确定关于衰减直流分量这一特征的量域应分为两个部分，即(1)若IDC,i>IDC,j+IDC,k不成立，为母线故障，则关于衰减直流分量这一特征的量域Vi11为
Vi11＝﹤IDC,i+0.5IDC,k，IDC,i+0.5IDC,j﹥
(2)若IDC,i>IDC,j+IDC,k成立，则线路i为故障线路，此时关于衰减直流分量这一特征的量域Vi12为
Vi12＝﹤IDC,i-0.5IDC,j，IDC,i+0.5IDC,j﹥
由小波包分解综合相关系数特征分析可知，当故障角较大时，确定关于小波包分解综合相关系数这一特征的量域也应分为两个部分，即
(1)若ρmax-ρmin>ρset不成立，为母线故障，则关于综合相关系数这一特征的量域Vi21为
Vi21＝﹤ρmax+0.5|ρmin|,ρmax+|ρmin|﹥
(2)若ρmax-ρmin>ρset成立，则ρmin对应的线路为故障线路，此时关于综合相关系数这一特征的量域Vi22为
Vi22＝﹤-1，ρmin+0.1|ρmax|﹥。
本发明中，步骤D具体为：若谐振接地系统第i条线路发生单相接地故障，则相应的故障物元模型为：
式中Vij＝﹤aij,bij﹥为线路i故障关于特征Cj容许的量域i＝1,2,…,6； j＝1,2，可见关于每个特征的量域按照特征的取值分为了两部分，即关于特征C1的量域为Vi11和Vi12；关于特征C2的量域为Vi21和Vi22；根据各故障线路的量域及故障特征，确定节域V'ij＝﹤cij,dij﹥为：
V'i11＝﹤IDC,i+IDC,k,IDC,i+IDC,j﹥
V'i12＝﹤IDC,i-IDC,j,IDC,i+IDC,j﹥
V'i21＝﹤ρmax+0.5|ρmin|,1﹥
V'i22＝﹤-1，ρmin+0.2|ρmax|﹥。
本发明中，步骤E具体为：建立待定故障线路状态T的现状物元模型
Figure RE-GDA0002303115000000122
式中vtj为谐振接地系统发生单相接地故障时，线路i对应各特征的实际状态，即实际取值。
本发明中，步骤F具体为：计算关联函数值
Figure RE-GDA0002303115000000123
式中
Figure RE-GDA0002303115000000131
为点vij与区间Vij的距，Kij(vtj)为vtj关于区间Vij、V'ij的关联函数；当Kij(vtj)≥0时，表示vtj属于Vij；当Kij(vtj)≤–1时，表示vtj不属于Vij；当–1<Kij(vtj)<0时，称为可拓域，表示vtj仍然有机会属于 Vij，并且数值越大，vtj越容易转化到Vij中。
本发明中，步骤G具体为：所述步骤G具体为：从故障时刻开始选取母线零序电压1个周期的采样点，计算其相角θu0(设零序电压为正弦函数，且θu0∈[-180°,180°])；由此可见，||θu0|-90°|越大，故障角越小，此时故障线路中含有较大的衰减直流分量，而各线路零序电流所含高频暂态分量较小，因此，特征C1应占权重也越大，特征C2所占权重越小；反之，||θu0|-90°|越小，故障角越大，故障线路中所含衰减直流分量越小，而各线路零序电流含有较明显的高频暂态分量，因此，特征C1应占权重越小，特征C2所占权重越大。基于上述分析，根据故障合闸角的大小来确定2个特征的权重系数分别为
Figure RE-GDA0002303115000000132
Figure RE-GDA0002303115000000133
本发明中，步骤H具体为：计算待定故障线路的关联置信度：
谐振接地系统发生单相接地故障时，当线路i的vtj在区间﹤aij,bij﹥内时 Kij(vtj)≥0，即λ(Ii)≥0,表明线路i在特征Cj条件下在关联置信度内，判定为故障线路；否则Kij(vtj)<0，即λ(Ii)<0,表明线路在特征Cj条件下不在关联置信度内，判定为健全线路。当母线发生单相接地故障时，各馈线的vtj均不在区间﹤aij,bij﹥内，任意的Kij(vtj)<0,即λ(Ii)<0；由此可形成选线判据：
(1)若存在一个i，使得λ(Ii)≥0成立,则线路i对应故障线路， i＝1,2,…,6；
(2)若λ(Ii)<0对于i＝1,2,…,6均成立，则判为母线故障。
算例分析
采用14位A/D以4kHz采样频率对系统进行录波。当线路l4在距母线3km 处θu0＝45°，过渡电阻为20Ω发生单相接地故障时，各线路关联函数和关联置信度如下表所示：
Figure RE-GDA0002303115000000141
由表可见，有且仅有λ(I4)＝4.75>0，即线路l4故障，选线正确。
方法有效性验证：
在不同线路、不同故障合闸角、不同过渡电阻等情况下，故障选线结果如下表所示。
Figure RE-GDA0002303115000000151
1)当中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障不发生在相电压峰值附近时，故障线路中衰减直流分量较大，而健全线路中衰减直流分量很小，以此作为可拓融合选线方法在小故障角选线时的重要特征。
2)当中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障不发生在相电压过零值附近时，系统中将出现明显的故障暂态特征，尤其是电缆、缆-线混合线路的暂态电容电流较大。本文构造大故障角情况的故障特征时，采用小波包对暂态分量进行分解，自适应地提取特征频段，对各线路零序电流特征频段的小波包分解系数作两两相关分析。将各线路相对于其他线路的综合相关系数作为可拓融合选线方法在大故障角选线时的重要特征。
综上所述，本发明运用可拓理论将各馈线故障零序电流的感性衰减直流分量特征与特征频段的暂态分量小波包分解综合相关系数进行融合，充分利用了缆-线混合线路发生单相接地故障时明显的故障暂态特征，根据各特征值自适应地设定各特征对应的量域。以单相接地故障角的大小客观地确定各特征对应的权重系数，进一步提高了选线方法的准确性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种基于可拓理论的小电流融合选线方法,其特征在于：包括以下步骤：
A、求取各馈线线的衰减直流分量；
B、求取小波包分解综合相关系数；
C、确定单相接地故障的物元三要素；
D、建立描述单相接地故障的物元模型；
E、建立待定故障线路状态T的现状物元模型；
F、计算关联函数值确定权系数；
G、根据故障合闸角确定故障权重；
H、计算待定故障线路的关联置信度。
2.根据权利要求1所述的一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，其特征在于：所述步骤A中具体为：当中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，流过故障线路的零序电流id由暂态电容电流iC和暂态电感电流iL两部分叠加而成，即
Figure RE-FDA0002303114990000011
式中，第一项为接地电流稳态分量；其余为接地电流的暂态分量，等于电容电流的暂态自由振荡分量与电感电流的暂态直流分量之和；
即当线路不在电压峰值附近故障时，系统将有衰减直流分量产生，它只流经故障线路和消弧线圈，而不流经健全线路；当母线故障时，虽然也有衰减直流分量产生，但它不流经任何线路，而是直接流入消弧线圈；当线路在电压峰值附近故障时，系统中衰减直流分量很小，采样信号具有如下形式：
Figure RE-FDA0002303114990000021
式中IDC为衰减直流分量初值，τ为衰减时间常数，Im(n)和φn分别为n次谐波的幅值和初相角，将x(t)离散化得：
Figure RE-FDA0002303114990000022
式中ΔT为采样时间间隔，令r＝e-ΔT/τ，在一个周期内对x(k)求和、化简可得：
Figure RE-FDA0002303114990000023
当谐振接地系统故障不发生在相电压峰值附近时，流经故障线路的衰减直流分量较大，流经健全线路的衰减直流分量很小；母线故障时，流经各线路的衰减直流分量都很小，由此可构造小故障角情况下的选线判据为：
1)若IDC,i>IDC,j+IDC,k成立，则线路i为故障线路。其中IDC,i>IDC,j≥IDC,k分别表示衰减直流分量最大的3条线路对应的衰减直流分量；
2)若IDC,i>IDC,j+IDC,k不成立，则为母线故障。
3.根据权利要求1所述的一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，其特征在于：所述步骤B中具体为：利用db10小波包将谐振接地系统流经各线路的故障暂态零序电流进行4层分解并剔除工频所在最低频段(4，0)后，能量较大的频段即为该线路暂态电容电流分布较集中的频段，也就是故障特征最明显的特征频段。线路在各频段的总能量定义为：
Figure RE-FDA0002303114990000024
式中：
Figure RE-FDA0002303114990000025
为线路i的故障零序电流的小波包分解在第(k,l)子频段下的第j个系数，其中系统共有m条馈出线，每个子频段有n 个系数，计算各频带上所有线路暂态零序电流的能量和值，选择能量和值的最大值和次大值所在的频带为特征频带；依次在两个特征频带上对故障后各条线路零序电流暂态分量的小波包分解系数进行两两相关分析，其归一化的相关函数为：
Figure RE-FDA0002303114990000031
式中：分别为线路x，y的故障零序电流的小波包分解在特征频段(g,h)下的第j个系数，利用上式求取线路之间的两两相关系数，分别形成两个特征频段的相关系数矩阵M1、M2，根据两相关系数矩阵求取每条线路相对于其他线路的综合相关系数ρs(i)，i＝1,2,…,m为系统馈出线条数；s＝1,2表示两个特征频段，得到：
Figure RE-FDA0002303114990000033
为综合反应信号在两个特征频段的相关性，取信号在两个特征频段的综合相关系数的平均值作为选线判据的综合相关系数ρ(i)，i＝1,2,…,m，
Figure RE-FDA0002303114990000034
式中ρ为综合相关系数且|ρ|≤1，ρ越大，两个波形越相似；当ρ＝1，说明x(n)和y(n)完全相似，由此可构造大故障角情况下的选线判据为：若ρmax-ρmin>ρset＝0.5成立，则ρmin对应的线路为故障线路，否则母线故障。其中，ρmax,ρmin分别为最大综合相关系数和最小综合相关系数。
4.根据权利要求1所述的一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，其特征在于：所述步骤C具体为：根据数字仿真采用的辐射状谐振接地系统模型，确定谐振接地系统单相接地故障的事物名称，即可能发生故障的线路集合为I＝{I1,I2,I3,I4,I5,I6}，其中I1,I2,…,I6分别表示线路1到线路6故障，与各事物相应的特征集合C＝{C1,C2}，特征C1为各线路的衰减直流分量IDC，特征C2为小波包分解综合相关系数ρ；
由故障衰减直流分量特征分析可知，当故障角较小时，确定关于衰减直流分量这一特征的量域应分为两个部分，即(1)若IDC,i>IDC,j+IDC,k不成立，为母线故障，则关于衰减直流分量这一特征的量域Vi11为
Vi11＝﹤IDC,i+0.5IDC,k，IDC,i+0.5IDC,j﹥
(2)若IDC,i>IDC,j+IDC,k成立，则线路i为故障线路，此时关于衰减直流分量这一特征的量域Vi12为
Vi12＝﹤IDC,i-0.5IDC,j，IDC,i+0.5IDC,j﹥
由小波包分解综合相关系数特征分析可知，当故障角较大时，确定关于小波包分解综合相关系数这一特征的量域也应分为两个部分，即
(1)若ρmax-ρmin>ρset不成立，为母线故障，则关于综合相关系数这一特征的量域Vi21为
Vi21＝﹤ρmax+0.5|ρmin|,ρmax+|ρmin|﹥
(2)若ρmax-ρmin>ρset成立，则ρmin对应的线路为故障线路，此时关于综合相关系数这一特征的量域Vi22为
Vi22＝﹤-1，ρmin+0.1|ρmax|﹥。
5.根据权利要求1所述的一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，其特征在于：所述步骤D具体为：若谐振接地系统第i条线路发生单相接地故障，则相应的故障物元模型为：
Figure RE-FDA0002303114990000051
式中Vij＝﹤aij,bij﹥为线路i故障关于特征Cj容许的量域i＝1,2,…,6；j＝1,2，可见关于每个特征的量域按照特征的取值分为了两部分，即关于特征C1的量域为Vi11和Vi12；关于特征C2的量域为Vi21和Vi22；根据各故障线路的量域及故障特征，确定节域V'ij＝﹤cij,dij﹥为：
V'i11＝﹤IDC,i+IDC,k,IDC,i+IDC,j﹥
V'i12＝﹤IDC,i-IDC,j,IDC,i+IDC,j﹥
V'i21＝﹤ρmax+0.5|ρmin|,1﹥
V'i22＝﹤-1，ρmin+0.2|ρmax|﹥。
6.根据权利要求1所述的一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，其特征在于：所述步骤E具体为：建立待定故障线路状态T的现状物元模型
Figure RE-FDA0002303114990000052
式中vtj为谐振接地系统发生单相接地故障时，线路i对应各特征的实际状态，即实际取值。
7.根据权利要求1所述的一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，其特征在于：所述步骤F具体为：计算关联函数值
Figure RE-FDA0002303114990000053
式中
Figure RE-FDA0002303114990000054
为点vij与区间Vij的距，Kij(vtj)为vtj关于区间Vij、V'ij的关联函数；当Kij(vtj)≥0时，表示vtj属于Vij；当Kij(vtj)≤–1时，表示vtj不属于Vij；当–1<Kij(vtj)<0时，称为可拓域，表示vtj仍然有机会属于Vij，并且数值越大，vtj越容易转化到Vij中。
8.根据权利要求1所述的一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，其特征在于：所述步骤G具体为：所述步骤G具体为：从故障时刻开始选取母线零序电压1个周期的采样点，计算其相角θu0(设零序电压为正弦函数，且θu0∈[-180°,180°])；由此可见，||θu0|-90°|越大，故障角越小，此时故障线路中含有较大的衰减直流分量，而各线路零序电流所含高频暂态分量较小，因此，特征C1应占权重也越大，特征C2所占权重越小；反之，||θu0|-90°|越小，故障角越大，故障线路中所含衰减直流分量越小，而各线路零序电流含有较明显的高频暂态分量，因此，特征C1应占权重越小，特征C2所占权重越大。基于上述分析，根据故障合闸角的大小来确定2个特征的权重系数分别为
Figure RE-FDA0002303114990000061
9.根据权利要求1所述的一种基于可拓理论的小电流融合选线方法，其特征在于：所述步骤H具体为：计算待定故障线路的关联置信度：
Figure RE-FDA0002303114990000062
谐振接地系统发生单相接地故障时，当线路i的vtj在区间﹤aij,bij﹥内时Kij(vtj)≥0，即λ(Ii)≥0,表明线路i在特征Cj条件下在关联置信度内，判定为故障线路；否则Kij(vtj)<0，即λ(Ii)<0,表明线路在特征Cj条件下不在关联置信度内，判定为健全线路。当母线发生单相接地故障时，各馈线的vtj均不在区间﹤aij,bij﹥内，任意的Kij(vtj)<0,即λ(Ii)<0；由此可形成选线判据：
(1)若存在一个i，使得λ(Ii)≥0成立,则线路i对应故障线路，i＝1,2,…,6；
(2)若λ(Ii)<0对于i＝1,2,…,6均成立，则判为母线故障。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112098886A (zh) * 2020-08-07 2020-12-18 国网山东省电力公司青岛供电公司 一种小电流接地系统单相接地选线方法及系统
CN113406442A (zh) * 2021-07-30 2021-09-17 广东电网有限责任公司 一种小电阻接地系统高阻接地故障检测方法及相关装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111596173A (zh) * 2020-06-06 2020-08-28 张朝 一种基于etl技术修正下的信息融合选线方法
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CN113406442A (zh) * 2021-07-30 2021-09-17 广东电网有限责任公司 一种小电阻接地系统高阻接地故障检测方法及相关装置
CN113406442B (zh) * 2021-07-30 2022-03-01 广东电网有限责任公司 一种小电阻接地系统高阻接地故障检测方法及相关装置

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