本发明属于电力系统分析技术领域，尤其涉及一种配电网故障选线适应性评估决策方法。
背景技术：
随着国内配电系统的进一步发展，配电网络结构日趋复杂，其特征在于，配电网10kV母线出线逐渐增多，故障零序电流分布日趋复杂，故障种类繁多。发生故障时能快速、准确的选出故障线路的选线方法是配电网安全可靠运行的重要保障。
目前，配电网常用的选线方法包括：零序电流幅值比较法、零序电流有功分量法、信号注入法、小波分析法、首半波法等。理论上，以上各选线方法均能准确选择出故障线路，但在实际运行中，每种选线方法的效果受到了不同因素的影响。基于故障信号稳态分量的选线方法，如零序电流比幅法、零序功率法、零序电流有功分量法等选线方法受线路长度、不平衡电流、流经接地消弧线圈的电感电流等因素影响较大；基于故障分量暂态特征量进行选线的方法，如首半波法、小波分析法等，受到故障发生时刻、过渡电阻、电力电子设备等因素影响较大；基于神经网络、模糊理论和粗糙集理论等基于信息融合技术的故障选线。方法复杂，实现难度大，实际效果如何尚待验证。显然，对于实际的小电流接地系统，其配电网结构、出线类型、负荷情况等因素将对不同的选线方法产生不同程度的影响。由于目前缺乏对选线方法的综合评价的研究，无法针对配电网的具体结构选出最优选线方式，无法保证准确选出故障线路，使得配电网的安全可靠运行受到威胁。
技术实现要素：
：
本发明要解决的技术问题：提供一种配电网故障选线适应性评估决策方法，以解决现有技术针对配电网故障选线时，对于实际的小电流接地系统，其配电网结构、出线类型、负荷情况等因素将对不同的选线方法产生不同程度的影响；由于目前缺乏对选线方法的综合评价的研究，无法针对配电网的具体结构选出最优选线方式，无法保证准确选出故障线路，使得配电网的安全可靠运行受到威胁等技术问题。
本发明技术方案：
一种配电网故障选线适应性评估决策方法，它包括：
步骤1、建立各种针对配电网故障选线方式的影响因子；
步骤2、将不同量纲下的影响因子作去量纲处理，针对不同选线方式，形成统一的正向化评价指标；
步骤3：将每种选线方式的评价指标作归一化处理，指标最大值构成理想样本，指标最小值构成负理想样本；
步骤4、根据选线指标的排序作出评估决策。
步骤1所述的影响因子包括：零序电流比幅法的影响因子、零序电流有功分量法的影响因子、信号注入法的影响因子和小波分析法的影响因子；
零序电流比幅法的影响因子包括：
a11＝σ2，式中：a11为零序电流比幅法第一个影响因子，σ2为馈线出线长度的方差；
a12＝ε，式中：a12为零序电流比幅法第二个影响因子，ε为出线电缆化率；
a13＝Rg，式中：a13为零序电流比幅法第三个影响因子，Rg为故障时接地过渡电阻；
式中：a14为零序电流比幅法第四个影响因子，Idc为电流互感器直流分量，S为电流互感器容量；
零序电流有功分量法的影响因子包括：
式中：a21为零序电流有功分量法第一个影响因子，r0为馈线单位长度零序电阻，x0为馈线单位长度零序电抗；
式中：a22为零序电流有功分量法第二个影响因子，RL为接地消弧线圈中电阻含量，ω为工频旋转角速度，L为接地消弧线圈电感；
信号注入法的影响因子包括：
a31＝f，式中：a31为信号注入法第一个影响因子，f为注入信号频率；
a32＝S，式中：a32为信号注入法第二个影响因子，S为电流互感器容量；
a33＝Rg，式中：a33信号注入法第三个影响因子，Rg为故障时接地过渡电阻；
小波分析法的影响因子包括：
a41＝Kφ，式中：a41为小波分析法第一个影响因子，Kφ为电压高次谐波含量。
将不同量纲下的影响因子作去量纲处理，针对不同选线方式，形成统一的正向化评价指标的方法包括：
步骤2.1、计算零序电流比幅法评价指标的方法包括：
将影响因子去量纲化得到：
将影响因子正向化得到：
则零序电流比幅法的评价指标表示为：
μ1＝a″11a″12a″13a″14；
步骤2.2、计算零序电流有功分量法评价指标方法包括将影响因子去量纲化得：
影响因子正向化得：
a″21＝a′21
a″22＝a′22
则零序电流有功分量法的评价指标表示为：
μ2＝a″21a″22；
步骤2.3、计算信号注入法评价指标方法包括：
将影响因子去量纲化得：
影响因子正向化得：
a″31＝a′31
a″32＝a′32
则零序电流有功分量法的评价指标表示为：
μ3＝a″31a″32a″33；
步骤2.4、计算小波分析法评价指标方法包括：
小波分析法影响因子只有一种，且与选线准确度呈负相关，则直接将其正向化后表示为小波分析法评价指标，则小波分析法的评价指标表示为：
式中：a11为零序电流比幅法第一个影响因子；a12为零序电流比幅法第二个影响因子；a13为零序电流比幅法第三个影响因子，a14为零序电流比幅法第四个影响因子；a1'1为去量纲化后零序电流比幅法第一个影响因子；a1'2为去量纲化后零序电流比幅法第二个影响因子；a1'3为去量纲化后零序电流比幅法第三个影响因子；a1'4为去量纲化后零序电流比幅法第四个影响因子；a″11为正向化后零序电流比幅法第一个影响因子；a″12为正向化后零序电流比幅法第二个影响因子；a″13为正向化后零序电流比幅法第三个影响因子；a″14为正向化后零序电流比幅法第四个影响因子；a21为零序电流有功分量法第一个影响因子；a22为零序电流有功分量法第二个影响因子；a'21为去量纲化后零序电流有功分量法第一个影响因子；a'22为去量纲化后零序电流有功分量法第二个影响因子；a″21为正向化后零序电流有功分量法第一个影响因子；a″22为正向化后零序电流有功分量法第二个影响因子；a31为信号注入法第一个影响因子；a32为信号注入法第二个影响因子；a33为信号注入法第三个影响因子；a'31为去量纲化后信号注入法第一个影响因子；a'32为去量纲化后信号注入法第二个影响因子；a'33为去量纲化后信号注入法第三个影响因子；a″31为正向化后信号注入法第一个影响因子；a″32为正向化后信号注入法第二个影响因子；a″33为正向化后信号注入法第三个影响因子；a41为小波分析法第一个影响因子；μ1为零序电流比幅法选线评价指标；μ2为零序电流有功分量法选线评价指标；μ3为信号注入法选线评价指标；μ4为小波分析法选线评价指标；μmax表示μ1,μ2,μ3,μ4中的最大值；μmin表示μ1,μ2,μ3,μ4中的最小值。
步骤3所述将每种选线方式的评价指标作归一化处理，指标最大值构成理想样本，指标最小值构成负理想样本的方法包括：
步骤3.1、对选线评价指标根据下述公式进行归一化处理
步骤3.2、指标最大值构成理想样本
指标最小值构成负理想样本
式中：为归一化后零序电流比幅法选线评价指标；为归一化后零序电流有功分量法选线评价指标；为归一化后信号注入法选线评价指标；为归一化后小波分析法选线评价指标。
本发明的有益效果：
本发明针对四种常用选线方法，包括零序电流比幅法、零序电流有功分量法、信号注入法、小波分析法，分别针对其各自的影响因素进行量化分析，给出了选线方式的影响因子，通过去量纲化、正向化处理，形成了每种选线方式的评价指标。通过归一化处理，将评价指标按绝对值大小进行排序，对选线方法的优劣作出排序评价，得出本评估决策方法下的最优选线方式。
本发明根据对不同选线方式对配电网的适应性进行量化分析，得到了每种选线方式的影响因子，通过归一化正向化等手段得出不同选线方式的评价指标，对选线方法的优劣作出排序评价，为具体配电网中选线方式的决策提供了方案。
本发明弥补了当前配电网选线适应性分析及决策方法的欠缺；本发明考虑了零序电流比幅法、零序电流有功分量法、信号注入法、小波分析法的具体影响因素，结合配电网的结构参数给出了能够评价每种选线方法对网架适应性的评价指标，并将指标通过归一化、正向化等处理手段，对选线方法的优劣作出排序评价，得出本评估决策方法下的最优选线方式，能够为配电网中选用选线方式的决策作出参考；解决了现有技术针对配电网故障选线时，对于实际的小电流接地系统，其配电网结构、出线类型、负荷情况等因素将对不同的选线方法产生不同程度的影响；由于目前缺乏对选线方法的综合评价的研究，无法针对配电网的具体结构选出最优选线方式，无法保证准确选出故障线路，使得配电网的安全可靠运行受到威胁等技术问题。
具体实施方式：
一种配电网故障选线适应性评估决策方法，首先根据选线方式的影响因素，形成选线方式影响因子，分析影响因子与选线准确性的正负相关性。将不同量纲下的影响因子素作去量纲处理，针对不同选线方式，包括零序电流比幅法、零序电流有功分量法、小波分析法及注入信号法，形成统一的正向化评价指标。再将每种选线方式的评价指标作归一化处理，指标最大值构成理想样本，指标最小值构成负理想样本，根据选线指标的排序作出评估决策。其中选线方式影响因子和评价指标由下面的方法得到：
(1)零序电流比幅法影响因子：
当馈线长度差距较大，若较短线路上有某相接地，则该线路的零序电流与非故障长线路的零序电流差距不大，选线成功率较低，因此将各馈线长度的方差作为零序电流比幅法的影响因子之一，表示为：
a11＝σ2 (1)
该影响因子与选线准确性呈负相关；
当出线电缆化率越高，故障期间电容电流效应越明显，故障线路零序电流相较非故障线路更明显，选线准确率越高。因此将馈线的电缆化率作为零序电流比幅法的影响因子之一，表示为：
a12＝ε (2)
该影响因子与选线准确性呈正相关；
当故障点经高阻接地时，中性点电压偏移很小，零序电流较小，选线成功率较低。因此将故障时过渡电阻作为零序电流比幅法的影响因子之一，表示为：
a13＝Rg (3)
该影响因子与选线准确性呈负相关。
电流互感器饱和引起不平衡电流，将会改变各线路零序电流测量值，导致选线误判。因此将电流互感器饱和程度作为零序电流比幅法的影响因子之一，表示为：
该影响因子与选线准确性呈负相关。
(2)零序电流有功分量法
由于线路对地存在电导，同时消弧线圈也存在一定的电阻，因此可利用零序电流有功分量进行选线。
将馈线单位长度零序电阻与零序电抗之比作为零序有功分量法的影响因子之一，表示为：
其值越大表示零序电流有功分量含量越大。该影响因子与选线准确性呈正相关。
将消弧线圈中的电阻分量作为零序有功分量法的影响因子之一，表示为：
其值越大表示消弧线圈对增大零序电流有功分量的作用越大。该影响因子与选线准确性呈正相关。
(3)信号注入法
系统发生接地故障后，可在系统中性点注入一个特定频率的信号。该信号将经接地点沿着故障线路流回系统中性点，通过检测各线路的电流中是否含有该特频信号，即可选出故障线路。
注入信号频率越高，消弧线圈对高频信号的阻抗越大，就能够消除消弧线圈补偿对故障选线的影响，因此将注入信号频率作为该选线方法的影响因子之一，表示为：
a31＝f (7)
该影响因子与选线准确性呈正相关。
当电流互感器容量越大时，可注入的信号强度越强，因此将电流互感器的容量作为该选线方法的影响因子之一，表示为：
a32＝S (8)
该影响因子与选线准确性呈正相关。
当故障点经高阻接地时，故障线路的零序阻抗增大，注入信号可能漏泄至非故障线路中而导致选线失败。因此将过渡电阻作为该选线方法的影响因子之一，表示为：
a33＝Rg (9)
该影响因子与选线准确性呈负相关。
(4)小波分析法
该方法先采集系统中的故障信号，然后再根据小波奇异性检测理论对采集得到的信号进行小波变换，求得模极大值点，以求得的各线路零序电流模极大值的大小与方向为判据，确定故障线路。
当配电网中的高次谐波含量越高，对小波变换的准确性影响越大。因此以谐波含量作为该选线方法的影响因子之一，表示为：
a41＝Kφ (10)
该影响因子与选线准确性呈负相关。
上述公式中各参数的含义是：
σ2：馈线出线长度的方差；
ε：出线电缆化率；
Rg：故障时接地过渡电阻；
Idc：电流互感器直流分量；
S：电流互感器容量；
r0：馈线单位长度零序电阻；
x0：馈线单位长度零序电抗；
RL：接地消弧线圈中电阻含量；
ω：工频旋转角速度；
L：接地消弧线圈电感；
f：注入信号频率；
Kφ：电压高次谐波含量；
aij：选线影响因子；
1、输入配电网具体的结构及运行参数
配电网的运行参数包括：各馈线长度、出线电缆化率、电流互感器直流分量、电流互感器容量、注入信号频率、馈线单位长度零序电阻、馈线单位长度零序电抗、接地消弧线圈中电阻含量、工频旋转角速度、接地消弧线圈电感、注入信号频率。
2、输入配电系统故障位置：故障位置可为网络任意位置
3、输入配电系统故障参数：包括故障接地过渡电阻、故障时电压高次谐波含量。
4、根据系统的运行参数及故障特征得到零序电流比幅法、零序电流有功分量法、注入信号法、小波分析法的各影响因子。
5、将各选线方式的影响因子作去量纲化、正向化处理，作积得到各选线方式评价指标。
(1)计算零序电流比幅法评价指标：
将影响因子去量纲化可得：
影响因子正向化可得：
a″12＝a′12 (16)
则零序电流比幅法的评价指标可表示为为：
μ1＝a″11a″12a″13a″14 (19)
(2)零序电流有功分量法评价指标计算：
将影响因子去量纲化可得：
影响因子正向化可得：
a″21＝a′21 (22)
a″22＝a′22 (23)
则零序电流有功分量法的评价指标可表示为为：
μ2＝a″21a″22 (24)
(3)信号注入法评价指标计算：
将影响因子去量纲化可得：
影响因子正向化可得：
a″31＝a′31 (28)
a″32＝a′32 (29)
则零序电流有功分量法的评价指标可表示为：
μ3＝a″31a″32a″33 (31)
(4)小波分析法评价指标计算：
由于小波分析法影响因子只有一种，且与选线准确度呈负相关，则可直接将其正向化后表示为小波分析法评价指标。则小波分析法的评价指标可表示为：
6、将各选线方法评价指标进行归一化处理，并按其绝对值大小进行排序，指标最大值构成理想样本，指标最小值构成负理想样本，得出对配电网选线方式评估决策。
首先对选线评价指标进行归一化处理有：
则本评估决策方法下的最优选线方法为所对应的选线方式，最劣选线方式为所对应选线方式。
上述公式中各参数的含义是：
σ2：馈线出线长度的方差；
ε：出线电缆化率；
Rg：故障时接地过渡电阻；
Idc：电流互感器直流分量；
S：电流互感器容量；
r0：馈线单位长度零序电阻；
x0：馈线单位长度零序电抗；
RL：接地消弧线圈中电阻含量；
ω：工频旋转角速度；
L：接地消弧线圈电感；
f：注入信号频率；
Kφ：电压高次谐波含量；
a11：零序电流比幅法第一个影响因子；
a12：零序电流比幅法第二个影响因子；
a13：零序电流比幅法第三个影响因子；
a14：零序电流比幅法第四个影响因子；
a′11：去量纲化后零序电流比幅法第一个影响因子；
a′12：去量纲化后零序电流比幅法第二个影响因子；
a′13：去量纲化后零序电流比幅法第三个影响因子；
a′14：去量纲化后零序电流比幅法第四个影响因子；
a″11：正向化后零序电流比幅法第一个影响因子；
a″12：正向化后零序电流比幅法第二个影响因子；
a″13：正向化后零序电流比幅法第三个影响因子；
a″14：正向化后零序电流比幅法第四个影响因子；
a21：零序电流有功分量法第一个影响因子；
a22：零序电流有功分量法第二个影响因子；
a'21：去量纲化后零序电流有功分量法第一个影响因子；
a'22：去量纲化后零序电流有功分量法第二个影响因子；
a″21：正向化后零序电流有功分量法第一个影响因子；
a″22：正向化后零序电流有功分量法第二个影响因子；
a31：信号注入法第一个影响因子；
a32：信号注入法第二个影响因子；
a33：信号注入法第三个影响因子；
a'31：去量纲化后信号注入法第一个影响因子；
a'32：去量纲化后信号注入法第二个影响因子；
a'33：去量纲化后信号注入法第三个影响因子；
a”31：正向化后信号注入法第一个影响因子；
a″32：正向化后信号注入法第二个影响因子；
a″33：正向化后信号注入法第三个影响因子；
a41：小波分析法第一个影响因子；
μ1：零序电流比幅法选线评价指标；
μ2：零序电流有功分量法选线评价指标；
μ3：信号注入法选线评价指标；
μ4：小波分析法选线评价指标；
μmax：μ1,μ2,μ3,μ4中的最大值；
μmin：μ1,μ2,μ3,μ4中的最小值；
归一化后零序电流比幅法选线评价指标；
归一化后零序电流有功分量法选线评价指标；
归一化后信号注入法选线评价指标；
归一化后小波分析法选线评价指标。