[发明专利]一种基于聚类的配电网单相接地故障区段定位方法

说明书

本发明涉及一种基于聚类的配电网单相接地故障区段定位方法，通过时频原子分解实现故障时刻的判定及故障线路各测量点定位信号的自同步，以及利用时频原子分解的分频能力，提取故障后暂态相电流α模分量的故障分量的各频率分量及其对应的能量，构造能量和频率的归一化特征量，利用K均值聚类方法对频率和能量的归一化特征量进行分类，选出故障线路及故障区段。本发明提出的方法能够较准确地针对相电压过峰值小电阻接地、相电压过零点小电阻接地、相电压过峰值高阻接地、相电压过零点高阻接地和母线故障等5种典型接地故障情况进行选线和定位，具有较强的适应力，在电磁噪声，电弧故障，消弧线圈补偿度等因素的影响下，结果仍然准确可靠。

技术领域

本发明涉及一种基于聚类的配电网单相接地故障区段定位方法。

背景技术

我国配电网发生单相接地故障的几率最高，可占总故障的80％以上。谐振接地系统由于在发生单相接地故障后仍能保证线电压的对称性，且故障电流较小，规程规定可继续运行1至2小时，因此在中压配电网中得到广泛使用。此时若能尽快寻出并切除故障，配电网的运行可靠性将大大增加，否则长时间故障运行容易导致故障范围扩大，危及系统安全。但由于消弧线圈的过补偿作用破坏了故障电流稳态特征，加之受故障电流小、电弧不稳定及定位用的信号难以精确同步、户外测量点的电压电流信号获取受限等因素的影响，选线和定位问题依然是配网保护的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于聚类的配电网单相接地故障区段定位方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于聚类的配电网单相接地故障区段定位方法，按照如下步骤实现：

步骤S1：根据谐振接地系统母线零序电压u₀判断系统是否发生单相接地故障；若发生单相接地故障，则启动接地故障选线装置，并判定接地故障时刻；

步骤S2：利用卡伦鲍厄变换提取母线进线端和各线路出线端三相电流的α模分量，提取三相电流α模分量的突变量，即三相电流α模分量故障分量；

步骤S3：提取三相电流α模分量故障分量从故障时刻开始的256个采样点数据，并进行时频原子分解，提取能量特征量和频率特征量；

步骤S4：对能量特征量和频率特征量进行归一化；

步骤S5：采用K均值聚类对各测量点归一化特征量分成两类，选出故障线路或区分出母线故障，并确定故障所在区段。

在本发明一实施例中，在所述步骤S1中，通过监测母线零序电压瞬时值，当母线零序电压瞬时值大于0.15倍的母线相电压有效值时，记对应的时刻为初步故障时刻t₀，启动故障录波装置，并保存母线零序电压在t₀时刻的前3/4个工频周波和后1/4工频周波数据；对上述保存的一个工频周波数据进行时频原子分解，提取其中大于3000Hz的高频分量，重构提取的高频分量，获取高频分量波形中的模最大值的前一个同极性极大值对应的时刻t₁，作为接地故障时刻。

在本发明一实施例中，在所述步骤S2中，对三相电流进行卡伦鲍尔变换，表达式为I_αβ0＝KI_abc，其中I_αβ0为αβ0模量电流矩阵，K为卡伦鲍尔变换矩阵，I_abc为三相电流矩阵，即可得到三相电流α模分量，并利用计算式i'_α(k)＝i_α(k)-i_α(k-T)提取三相电流α模分量的突变量，式中等待进一步处理，T为一工频周期的采样点数，i'_a(k)表示三i'_α(k)相电流α模分量在k点处的突变量，i_a(k)表示三相电流α模分量，i_a(k-T)表示在k点一周期前的三相电流α模分量。