一種故障錄波數(shù)據(jù)故障起點(diǎn)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輸電線路故障檢測(cè)方法，尤其是涉及一種故障錄波數(shù)據(jù)故障起點(diǎn) 檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 故障錄波數(shù)據(jù)是事故分析的主要依據(jù)，可以應(yīng)用于故障類型判斷，故障測(cè)距，保護(hù) 行為分析，故障回放、事故狀態(tài)下等值校驗(yàn)等，是故障信息系統(tǒng)中非常重要的信息。故障錄 波數(shù)據(jù)中的模擬通道采樣序列包含故障前和故障后的電氣量，輸電線路兩端故障錄波文件 匹配融合等是利用故障前的電氣量;故障相別判斷和故障測(cè)距等是利用故障后的電氣量。 因此，正確區(qū)分故障前和故障后的電氣量具有非常高的工程應(yīng)用價(jià)值，但目前尚未有相關(guān) 實(shí)用的技術(shù)方案出現(xiàn)。針對(duì)上述需要，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種故障錄波數(shù)據(jù)故障起點(diǎn)檢測(cè)方法， 用于準(zhǔn)確的區(qū)分故障前的電氣量米樣序列和故障后的電氣量米樣序列。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的突變量電流檢測(cè)故障起點(diǎn)方法的不足，提供一種利用 新型突變量電流檢測(cè)和最大似然估計(jì)檢測(cè)相結(jié)合的故障起點(diǎn)雙重檢測(cè)方法，該方法檢測(cè)出 的故障起點(diǎn)精度高且具有很好的魯棒性，對(duì)設(shè)備無特殊要求，方便實(shí)施。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)方案提供一種故障錄波數(shù)據(jù)故障起點(diǎn)檢測(cè)方法，包括以下步驟，
[0005] 步驟1、提取故障錄波數(shù)據(jù)的采樣序列；
[0006] 步驟2、檢測(cè)得到初始突變點(diǎn)，記為K，實(shí)現(xiàn)方式如下，
[0007] 計(jì)算突變量電流，公式如下，
[0008]
123456 其中，N為采樣點(diǎn)總數(shù)，仏是一個(gè)工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)，Δ i(k)表示在k點(diǎn)對(duì)應(yīng)采樣 時(shí)刻的突變量電流;i (k)表示在k點(diǎn)對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻的測(cè)量電流采樣值;i (k-Ni)表示在k點(diǎn)對(duì) 應(yīng)采樣時(shí)刻前一周期的采樣電流值，i (k-2Ni)表示在k點(diǎn)對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻前二周期的采樣電 流值； 2 將滿足以下兩個(gè)判據(jù)的第一個(gè)點(diǎn)k作為被檢測(cè)故障數(shù)據(jù)的初始突變起點(diǎn)，記為K， 3 判決1，突變量電流占同相正常電流的百分比大于整定值ξ，記作|ψα)|>ξ，其中 突變量電流占同相正常電流的百分比$(1〇=4 1(1〇八仏-見）； 4 判決2,時(shí)間窗中滿足判據(jù)（1)的元素個(gè)數(shù)大于等于整定值β，記作Card(Ak)M，其 中，集合Ak={W(n) | | Ψ(η) | >|，k < n<k+a}，card(Ak)為集合Ak的元素的個(gè)數(shù)，α為時(shí)間窗 寬度； 5 步驟3、根據(jù)最大似然估計(jì)檢測(cè)方法確定故障起點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)方式如下， 6 設(shè)定用z(k)描述"k是故障起點(diǎn)"這一事件可能性的大小，z(k)的值介于0和1之間； 最大似然檢測(cè)判據(jù)設(shè)為，
[0015]如果z (k) >0.5，則k點(diǎn)是故障起點(diǎn)；
[0016]如果Z(k) <0.5,則k不是故障起點(diǎn)；
[0017] 執(zhí)行以下過程，
[0018] (1)令當(dāng)前的點(diǎn)d=K，即先對(duì)初始突變點(diǎn)K進(jìn)行驗(yàn)證；
[0019] (2)對(duì)當(dāng)前的點(diǎn)d進(jìn)行驗(yàn)證，
[0020] 根據(jù)最大似然檢測(cè)判據(jù)，針對(duì)當(dāng)前的點(diǎn)d，若z (d) >0.5，參數(shù)Xn取值為1，則當(dāng)前的 點(diǎn)d是故障起點(diǎn)，進(jìn)入步驟4;若z(dH 0.5，參數(shù)Xn取值為0，d不是故障起點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行(3); [0021 ] (3)令d = d+Ι，返回執(zhí)行（2)對(duì)下一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，直到檢測(cè)出滿足條件的點(diǎn) 為止，進(jìn)入步驟4;
[0022] 步驟4、根據(jù)步驟3所確定故障起點(diǎn)，取故障起點(diǎn)之前的采樣序列為故障前的電氣 量，故障起點(diǎn)及以后的采樣序列為故障后的電氣量。
[0023] 而且，步驟3中，所采用的最大似然檢測(cè)判據(jù)提取方式如下，
[0024] 3.1、對(duì)采樣電流進(jìn)行求導(dǎo)處理，構(gòu)造檢測(cè)序列x(k)如下，
[0025]
[0026] 其中，4表示對(duì)采樣電流進(jìn)行求導(dǎo)處理，dt是時(shí)間的微分;N為采樣點(diǎn)總數(shù);T為采 at 樣間隔；
[0027] 3.2、計(jì)算突變量y(k) = [x(k)_x(k+l)]2,此時(shí)k=l，2, · · ·，N;
[0028] 3.3、將y(k)進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化結(jié)果：
此時(shí)k=l，2,. . .，N;
[0029] 其中，max(y)=max{y(l)，y(2)，· · ·，y(N)}，min(y)=min{y(l)，y(2)，· · ·，y(N)}; 參數(shù)S為預(yù)設(shè)的正數(shù)；
[0030] 3.4、設(shè)定用z(k)描述"k是故障起點(diǎn)"這一事件可能性的大小，z(k)的值介于0和1 之間，如果z(k)的值接近于0則k點(diǎn)不是故障起點(diǎn)，如果z(k)的值接近于1則k點(diǎn)是故障起點(diǎn)； [0031 ] 3.5、將故障起點(diǎn)檢測(cè)問題轉(zhuǎn)化為伯努利概型，
[0032]
[0033] 則所有樣本為(21，22，"％)，得分布律公式卩(21{=父11) = 2(1〇5^[卜2(10](1-5(11);
[0034] 式中Xn為Zk的取值參數(shù)，Xn取0或l，k=l，2, . . .，N;
[0035] 3.6、用最大似然估計(jì)方法來估計(jì)Xn，構(gòu)造似然函數(shù)如下，
[0036]
[0037]
[0038] 其中，L為似然函數(shù)以21，22，"7〃)的簡(jiǎn)寫；
[0039] 3.8、用導(dǎo)數(shù)求極值得InL最大時(shí)參數(shù)Xn的最大似然估計(jì)值為
此時(shí)k=l，2,. . .，N。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：
[0041] 1、本發(fā)明通過新型突變量電流檢測(cè)方法，基本消除噪聲對(duì)故障起點(diǎn)檢測(cè)的影響， 檢測(cè)結(jié)果更加穩(wěn)定；
[0042] 2、本發(fā)明通過設(shè)定合適的整定值ξ，可以保證故障起點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果基本不受系統(tǒng)頻 率變化的影響。例如，設(shè)定整定值ξ = 〇. 075，可以保證在系統(tǒng)頻率不超過± 2Hz時(shí)能準(zhǔn)確的 檢測(cè)故障起點(diǎn)，很大程度的滿足工程需要；
[0043] 3、本發(fā)明通過對(duì)電流作求導(dǎo)處理，解決直接用電流作為故障數(shù)據(jù)檢測(cè)時(shí)，由于電 力系統(tǒng)中感性元件的存在，在故障發(fā)生的瞬間電流可能還沒來得及發(fā)生變化，導(dǎo)致檢測(cè)出 的故障起點(diǎn)向后延遲的問題，縮小了檢測(cè)誤差；
[0044] 4、本發(fā)明通過最大似然估計(jì)檢測(cè)對(duì)新型突變量電流檢測(cè)方法檢測(cè)出的突變點(diǎn)進(jìn) 行二次校驗(yàn)，解決新型突變量電流檢測(cè)方法檢測(cè)出的故障起點(diǎn)前移的問題，檢測(cè)結(jié)果更加 準(zhǔn)確可靠。
【附圖說明】
[0045]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的故障起點(diǎn)檢測(cè)流程圖。
[0046] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的仿真實(shí)驗(yàn)的仿真模型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0048] 為解決現(xiàn)有故障起點(diǎn)方法所存在的受噪聲和系統(tǒng)頻率變化的影響大，故障起點(diǎn)向 后延遲，檢測(cè)不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種利用新型突變量電流檢測(cè)和最 大似然估計(jì)檢測(cè)相結(jié)合的故障起點(diǎn)雙重檢測(cè)方法，參見圖1，具體實(shí)施步驟如下：
[0049] 步驟1、提取故障錄波數(shù)據(jù)采樣序列:基于電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換(C0MTRADE)共用 格式標(biāo)準(zhǔn)編寫解碼程序，對(duì)輸電線路故障錄波文件進(jìn)行解碼，獲取故障錄波數(shù)據(jù)采樣序列；
[0050] 步驟2、用新型突變量電流檢測(cè)方法檢測(cè)得到初始突變點(diǎn)，記為K;具體操作如下：
[0051 ] 2.1為減少系統(tǒng)頻率的影響，計(jì)算突變量電流的公式為
[0052]
[0053] 2.1中，N為采樣點(diǎn)總數(shù)，見是一個(gè)工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)，Ai(k)表示在k點(diǎn)對(duì)應(yīng)采 樣時(shí)刻的突變量電流;i (k)表示在k點(diǎn)對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻的測(cè)量電流采樣值;i (k-Ni)表示在k點(diǎn) 對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻前一周期的采樣電流值，i (k-2Ni)表示在k點(diǎn)對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻前二周期的采樣 電流值；
[0054] 2.2用新型突變量電流檢測(cè)方法檢測(cè)初始突變點(diǎn)的判據(jù)為：
[0055] (1)突變量電流占同相正常電流的百分比大于整定值ξ，記作I Ψ(1〇 I >ξ，其中突 變量電流占同相正常電流的百分比*(1〇=4 1(1〇八仏-見）；
[0056] (2)設(shè)定時(shí)間窗寬度α，滿足判據(jù)（1)的元素個(gè)數(shù)大于等于整定值β，記作card(Ak) 2隊(duì)其中，滿足判據(jù)（1)的元素構(gòu)成集合4 1{，即在11取值區(qū)間為[1^少+(1)時(shí)，滿足條件|$(11) >ξ的所有Ψ(η)組成的集合即為Ak，集合Ak= {Ψ(η) | | Ψ (η) | >|，k < n<k+a} ;card(Ak)為 集合Ak的元素的個(gè)數(shù)。
[0057] 以上判據(jù)中，整定值ξ是根據(jù)系統(tǒng)頻率變化進(jìn)行整定的，經(jīng)計(jì)算知當(dāng)頻率偏移為土 2Hz時(shí)，最大不平衡電流為正常運(yùn)行狀態(tài)下電流幅值1?的6.23%，在此基礎(chǔ)上再留出一定裕 度，取整定值ξ = 〇. 075。參數(shù)α和β的整定與一個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)見有關(guān)，一般取α =他/10，β =0.8α。同時(shí)滿足上述判據(jù)(1)(2)的第一個(gè)點(diǎn)k即為被檢測(cè)故障數(shù)據(jù)的初始突變起點(diǎn)，記為 K〇
[0058] 步驟3、根據(jù)最大似然估計(jì)檢測(cè)方法確定故障起點(diǎn)，包括首先對(duì)初始突變點(diǎn)Κ進(jìn)行 驗(yàn)證，如果滿足條件，則該初始突變點(diǎn)Κ是故障起點(diǎn)，如果不滿足條件，則對(duì)初始突變點(diǎn)下一 個(gè)點(diǎn)(Κ+1點(diǎn))進(jìn)行驗(yàn)證，直到找出滿足條件的突變點(diǎn)，該突變點(diǎn)即為故障起點(diǎn)。
[0059] 具體實(shí)現(xiàn)如下：
[0060]設(shè)定用z(k)描述"k是故障起點(diǎn)"這一事件可能性的大小，z(k)的值介于0和1之間， 如果z(k)的值接近于0則k點(diǎn)不是故障起點(diǎn)，如果z(k)的值接近于1則k點(diǎn)是故障起點(diǎn)；即對(duì) 于當(dāng)前驗(yàn)證的點(diǎn)d，如果z(d)的值接近于0則d點(diǎn)不是故障起點(diǎn)，如果z(d)的值接近于1則d點(diǎn) 是故障起點(diǎn)。
[0061 ]最大似然檢測(cè)判據(jù)設(shè)為，如果z(k) >0.5，則k點(diǎn)是故障起點(diǎn)；如果z (kH 0.5，則k 不是故障起點(diǎn)。