一种利用瞬时功率曲线进行pca聚类分析的同塔双回线故障选线方法
【专利摘要】本发明提供一种利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选线方法，属于电力系统继电保护【技术领域】。利用数字电磁暂态仿真获得的各类故障下、各回瞬时功率曲线建立对应的PCA聚类空间，在同塔双回输电线路每一回线路上均安装PCA聚类分析元件，即PCAI和PCAII。当同塔双回输电线路发生故障时，对各回继电器获得的瞬时功率进行主成分分析，根据各回PCA聚类分析元件的判断结果选出故障相。大量仿真实验证明，该方法对于各类型故障均可靠有效。
【专利说明】—种利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选线方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选线方法，属于电力系统继电保护【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来，随着全球经济的快速发展，电能的需求也在进一步增加，然而由于土地资源紧张，导致输电线路走廊的建设成本越来越高。因此在满足可靠性要求的前提下，我国提出了同塔双回甚至多回的架设方式，其中以同塔双回最为普遍，这种架设方式不仅提高了单位输电走廊宽度下的输电能力，而且节约土地资源，降低电力建设投资成本。
[0003]虽然同塔双回输电线路的架设大大缓解了电力系统输电走廊日益紧张的局势，但也进一步增加输电线路故障的复杂性。在传统故障的基础上又新增了回间等多种故障，使得输电线路中继电保护和行波测距的难度增大。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提出一种利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选线方法，使其不仅适用于单回线故障，对于跨线故障同样适用，已达到选出故障线的目的。
[0005]本发明的技术方案是:一种利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选线方法，利用数字电磁暂态仿真获得的各类故障下各回瞬时功率曲线数据，建立对应的PCA聚类空间，在同塔双回输电线路每一回线路上均安装PCA聚类分析元件，即PCA1和PCA11;当同塔双回输电线路发生故障时，对各回继电器获得的瞬时功率进行主成分分析，根据各回PCA聚类分析元件的判断结果选出故障相。
[0006]具体步骤为:
[0007](I)样本数据的获取:继电器安装在输电线路的始端，利用仿真数据形成历史样本:沿I回输电线路等间距设置单相接地故障，故障初始角为90°，过渡电阻0Ω ;沿11回输电线路等间距设置单相接地故障，故障初始角为90°，过渡电阻O Ω ^fPCA1继电器获得的多条仿真故障相数据按照式⑴的相模变换矩阵得到α模电压ΛιιΙα、ΛιιΙΙα和AiIa、Δ in a ;按照式⑵获得相应的瞬时功率Λ Pla和Λ P11 a ;
【权利要求】
1.一种利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选线方法，其特征在于:利用数字电磁暂态仿真获得的各类故障下各回瞬时功率曲线数据，建立对应的PCA聚类空间，在同塔双回输电线路每一回线路上均安装PCA聚类分析元件，即PCAjP PCA11;当同塔双回输电线路发生故障时，对各回继电器获得的瞬时功率进行主成分分析，根据各回PCA聚类分析元件的判断结果选出故障相。
2.根据权利要求1所述的利用瞬时功率曲线进行PCA聚类分析的同塔双回线故障选线方法，其特征在于具体步骤为: (1)样本数据的获取:继电器安装在输电线路的始端，利用仿真数据形成历史样本--沿I回输电线路等间距设置单相接地故障，故障初始角为90°，过渡电阻0Ω ;沿11回输电线路等间距设置单相接地故障，故障初始角为90°，过渡电阻O Ω ^fPCA1继电器获得的多条仿真故障相数据按照式(I)的相模变换矩阵得到α模电压厶111。、厶1111。和厶11。、厶111。；按照式(2)获得相应的瞬时功率Λ ρΙα和Λ P u α ；
(2)样本主成分聚类分析空间的构建；将上述计算得到的多条瞬时功率曲线簇进行预处理:截取每条样本故障前I μ S时窗的数据和故障后9 μ S时窗的数据进行主成分聚类分析，构建由第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)为轴形成的主成分聚类空间，为表述方便，将I回故障时的分布区域记为区域1，II回故障时的分布区域记为区域2 ; (3)各区域中心点坐标的计算:按照式(3)计算第二步样本空间中区域I和区域2的中心点坐标M2 ；
式中，Afz(I1A2)表示区域j的中心坐标；N表示区域j的样本数；j = 1,2 ；k = I, 2...N； (4)故障数据的检测:当双回输电线路发生故障时，得含故障相的瞬时功率，并对该功率进行主成分聚类分析得到故障检测数据在样本空间的投影点，按照式(4)分别计算故障点与各区域中心点M^M2之间的欧氏距离dj(j = 1、2)；
式中，Q1 > Q2为测试故障数据在样本空间投影点的横、纵坐标； (5)对比第四步中Cl1和d2，判断故障位置，具体的判据如式(5)、(6)所示； 若屯从，则为I回线故障 (5) Sd1M2,则为II回线故障 (6) (6)同理，按照第一、二、三步构造PCA11聚类分析元件；按照第四、五步判断故障位置，综合PCAp PCA11的判定结果选出双回线的故障位置。
【文档编号】G01R31/08GK104198882SQ201410310086
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】束洪春, 苏玉格, 白冰 申请人:昆明理工大学