一種故障錄波數(shù)據(jù)故障起點檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輸電線路故障檢測方法，尤其是涉及一種故障錄波數(shù)據(jù)故障起點 檢測方法。
【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，故障測距，保護 行為分析，故障回放、事故狀態(tài)下等值校驗等，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)用價值，但目前尚未有相關(guān) 實用的技術(shù)方案出現(xiàn)。針對上述需要，本發(fā)明設(shè)計了一種故障錄波數(shù)據(jù)故障起點檢測方法， 用于準確的區(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故障起點方法的不足，提供一種利用 新型突變量電流檢測和最大似然估計檢測相結(jié)合的故障起點雙重檢測方法，該方法檢測出 的故障起點精度高且具有很好的魯棒性，對設(shè)備無特殊要求，方便實施。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)方案提供一種故障錄波數(shù)據(jù)故障起點檢測方法，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、檢測得到初始突變點，記為K，實現(xiàn)方式如下，
[0007] 計算突變量電流，公式如下，
[0008]
123456 其中，N為采樣點總數(shù)，仏是一個工頻周期的采樣點數(shù)，Δ i(k)表示在k點對應(yīng)采樣 時刻的突變量電流;i (k)表示在k點對應(yīng)采樣時刻的測量電流采樣值;i (k-Ni)表示在k點對 應(yīng)采樣時刻前一周期的采樣電流值，i (k-2Ni)表示在k點對應(yīng)采樣時刻前二周期的采樣電 流值； 2 將滿足以下兩個判據(jù)的第一個點k作為被檢測故障數(shù)據(jù)的初始突變起點，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,時間窗中滿足判據(jù)（1)的元素個數(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的元素的個數(shù)，α為時間窗 寬度； 5 步驟3、根據(jù)最大似然估計檢測方法確定故障起點，實現(xiàn)方式如下， 6 設(shè)定用z(k)描述"k是故障起點"這一事件可能性的大小，z(k)的值介于0和1之間； 最大似然檢測判據(jù)設(shè)為，
[0015]如果z (k) >0.5，則k點是故障起點；
[0016]如果Z(k) <0.5,則k不是故障起點；
[0017] 執(zhí)行以下過程，
[0018] (1)令當前的點d=K，即先對初始突變點K進行驗證；
[0019] (2)對當前的點d進行驗證，
[0020] 根據(jù)最大似然檢測判據(jù)，針對當前的點d，若z (d) >0.5，參數(shù)Xn取值為1，則當前的 點d是故障起點，進入步驟4;若z(dH 0.5，參數(shù)Xn取值為0，d不是故障起點，繼續(xù)執(zhí)行(3); [0021 ] (3)令d = d+Ι，返回執(zhí)行（2)對下一個采樣點進行驗證，直到檢測出滿足條件的點 為止，進入步驟4;
[0022] 步驟4、根據(jù)步驟3所確定故障起點，取故障起點之前的采樣序列為故障前的電氣 量，故障起點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判據(jù)提取方式如下，
[0024] 3.1、對采樣電流進行求導處理，構(gòu)造檢測序列x(k)如下，
[0025]
[0026] 其中，4表示對采樣電流進行求導處理，dt是時間的微分;N為采樣點總數(shù);T為采 at 樣間隔；
[0027] 3.2、計算突變量y(k) = [x(k)_x(k+l)]2,此時k=l，2, · · ·，N;
[0028] 3.3、將y(k)進行歸一化處理，得到歸一化結(jié)果：
此時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為預設(shè)的正數(shù)；
[0030] 3.4、設(shè)定用z(k)描述"k是故障起點"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點不是故障起點，如果z(k)的值接近于1則k點是故障起點； [0031 ] 3.5、將故障起點檢測問題轉(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、用最大似然估計方法來估計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〃)的簡寫；
[0039] 3.8、用導數(shù)求極值得InL最大時參數(shù)Xn的最大似然估計值為
此時k=l，2,. . .，N。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：
[0041] 1、本發(fā)明通過新型突變量電流檢測方法，基本消除噪聲對故障起點檢測的影響， 檢測結(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，可以保證故障起點檢測結(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時能準確的 檢測故障起點，很大程度的滿足工程需要；
[0043] 3、本發(fā)明通過對電流作求導處理，解決直接用電流作為故障數(shù)據(jù)檢測時，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，導致檢測出 的故障起點向后延遲的問題，縮小了檢測誤差；
[0044] 4、本發(fā)明通過最大似然估計檢測對新型突變量電流檢測方法檢測出的突變點進 行二次校驗，解決新型突變量電流檢測方法檢測出的故障起點前移的問題，檢測結(jié)果更加 準確可靠。
【附圖說明】
[0045]圖1是本發(fā)明實施例的故障起點檢測流程圖。
[0046] 圖2是本發(fā)明實施例的仿真實驗的仿真模型圖。
【具體實施方式】
[0047] 以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0048] 為解決現(xiàn)有故障起點方法所存在的受噪聲和系統(tǒng)頻率變化的影響大，故障起點向 后延遲，檢測不準確、不穩(wěn)定的問題，本發(fā)明實施例提供一種利用新型突變量電流檢測和最 大似然估計檢測相結(jié)合的故障起點雙重檢測方法，參見圖1，具體實施步驟如下：
[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 格式標準編寫解碼程序，對輸電線路故障錄波文件進行解碼，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方法檢測得到初始突變點，記為K;具體操作如下：
[0051 ] 2.1為減少系統(tǒng)頻率的影響，計算突變量電流的公式為
[0052]
[0053] 2.1中，N為采樣點總數(shù)，見是一個工頻周期的采樣點數(shù)，Ai(k)表示在k點對應(yīng)采 樣時刻的突變量電流;i (k)表示在k點對應(yīng)采樣時刻的測量電流采樣值;i (k-Ni)表示在k點 對應(yīng)采樣時刻前一周期的采樣電流值，i (k-2Ni)表示在k點對應(yīng)采樣時刻前二周期的采樣 電流值；
[0054] 2.2用新型突變量電流檢測方法檢測初始突變點的判據(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)定時間窗寬度α，滿足判據(jù)（1)的元素個數(shù)大于等于整定值β，記作card(Ak) 2隊其中，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，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)頻率變化進行整定的，經(jīng)計算知當頻率偏移為土 2Hz時，最大不平衡電流為正常運行狀態(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的整定與一個周期的采樣點數(shù)見有關(guān)，一般取α =他/10，β =0.8α。同時滿足上述判據(jù)(1)(2)的第一個點k即為被檢測故障數(shù)據(jù)的初始突變起點，記為 K〇
[0058] 步驟3、根據(jù)最大似然估計檢測方法確定故障起點，包括首先對初始突變點Κ進行 驗證，如果滿足條件，則該初始突變點Κ是故障起點，如果不滿足條件，則對初始突變點下一 個點(Κ+1點)進行驗證，直到找出滿足條件的突變點，該突變點即為故障起點。
[0059] 具體實現(xiàn)如下：
[0060]設(shè)定用z(k)描述"k是故障起點"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點不是故障起點，如果z(k)的值接近于1則k點是故障起點；即對 于當前驗證的點d，如果z(d)的值接近于0則d點不是故障起點，如果z(d)的值接近于1則d點 是故障起點。
[0061 ]最大似然檢測判據(jù)設(shè)為，如果z(k) >0.5，則k點是故障起點；如果z (kH 0.5，則k 不是故障起點。