[发明专利]一种基于反行波波形相似度比较的快速母线保护方法

说明书

本发明公开了一种基于反行波波形相似度比较的快速母线保护方法，步骤包括：分别读取母线三相电流、关联线路近母线端电流原始数据；利用组合模量法对三相电流以及近母线端电流进行相模变换；对相应的初始电压电流行波分别进行S变换得到S变换复矩阵；提取反向行波，获取各关联线路故障后反向行波波形信号的欧几里德距离；利用各关联线路反向行波信号的欧几里德距离计算各线路的相似度；建立保护判据并判断为区内故障或区外故障。该快速母线保护方法通过分析各关联线路反行波经S变换后的波形相似度大小识别母线区内外故障，基本克服了过渡电阻、故障初始角等因素的影响，能正确识别母线区内外故障，抗干扰性强，便于母线的快速保护恢复。

技术领域

本发明涉及一种母线保护方法，尤其是一种基于反行波波形相似度比较的快速母线保护方法。

背景技术

母线故障是电力系统最严重故障之一，母线保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。为防止母线故障可能引起的严重后果，需设置动作可靠、性能良好的母线保护，使之能迅速检测出母线故障所在。

母线保护按原理可划分为工频量和暂态量保护，其中工频量保护以电流差动保护应用最为广泛，但因其存在TA饱和和动作速度较慢等问题，在超/特高压电网中保护性能不能满足系统运行要求。暂态量保护虽能实现快速保护，但仍存在小初始角的影响。为避免电流互感器(TA)暂态饱和问题，现有技术提出了一种分布式母线保护，利用小波变换识别各线路的暂态行波功率方向，通过比较所有线路的暂态行波功率方向来判别母线区内外故障，但所提算法并没有解决故障小初始角的影响。为提高母线保护的动作速度，现有技术对故障后特定时间段内各条出线上的方向行波进行积分运算，根据正反向行波积分值的比值大小识别故障方向。综合分析所有出线的故障方向，可识别母线故障发生区域。但是还是难以较为准确地确定为区内故障还是区外故障。

发明内容

发明目的：提供一种能够准确确定故障为区内故障还是区外故障的基于反行波波形相似度比较的快速母线保护方法，从而实现母线故障的快速精确定位保护。

技术方案：本发明所述的基于反行波波形相似度比较的快速母线保护方法，包括如下步骤：

步骤1，分别读取母线的三相电流以及母线关联线路的近母线端电压电流原始数据；

步骤2，利用组合模量法对三相电流以及近母线端电流进行Clarke相模变换，消除耦合对电压电流造成的影响；

步骤3，对相应的初始电压电流行波分别进行S变换，得到相应的初始电压电流行波的S变换复矩阵；

步骤4，提取60kHz对应的S变换单频率反向行波，获取各关联线路故障后[t₀,t₀+2d_min/v]内反向行波波形信号的欧几里德距离d(x,y)，t₀为初始行波到达母线M的时刻，d_min为各关联线路中最短的一条线路的长度，v为行波传播速度；

步骤5，利用各关联线路反向行波信号的欧几里德距离d(x,y)计算各线路的相似度sim(x,y)，欧几里德距离d(x,y)值越小，则相似系数sim(x,y)越大，欧几里德距离d(x,y)值越大，则相似系数sim(x,y)越小；

步骤6，建立保护判据C_Sj＜C_set，其中C_Sj为第j路母线关联线路的与其余母线关联线路系数的相似系数sim(x,y)总和，C_set为判据门槛值，若C_Sj＜C_set，则判断为区内故障，若C_Sj≥C_set，则判断为区外故障。

进一步地，步骤5中，相似系数sim(x,y)的计算公式为：