利用粗集理论分类的补偿接地电网自适应选线方法技术

本发明专利技术公开了一种利用粗集理论分类的补偿接地电网自适应选线方法，主要包括以下步骤：步骤1.利用故障后一个周期的暂态零序电流计算暂态因子；步骤2.计算故障后半个周期的暂态零序电流频带能量因子；步骤3.用粗集理论将暂态因子和频带能量因子融合，生成决策规则，将单相接地故障分为强、中、弱三类；步骤4.根据不同的故障类型自适应地选择对应的选线方法。该方法相较于单判据的选线方法而言，其适用性更强，准确率更高；相较于多判据融合的选线方法而言，不仅减少了不必要的融合，使得数据处理量大大减小，而且又能保证选线的准确性。

Adaptive line selection method for compensated grounding grid using rough set theory classification

The invention discloses a method using rough set theory classification in compensated earthed network adaptive fault line selection method mainly comprises the following steps: 1. using the post fault transient zero sequence current of one cycle of the calculation of the transient fault factor; step 2. to calculate half a cycle of transient zero sequence current frequency band energy factor; step 3. using rough set theory the transient fusion factor and frequency band energy factor, generate the decision rules, the single-phase grounding fault is divided into strong, medium and weak three; 4. steps according to the fault type of different adaptive selection of the corresponding line selection method. The method is compared with the single line selection criterion method, its applicability is stronger, higher accuracy compared to the line selection; multi criteria fusion method, not only reduces the fusion of unnecessary, the amount of data processing is greatly reduced, but also can ensure the accuracy of line selection.

【技术实现步骤摘要】
利用粗集理论分类的补偿接地电网自适应选线方法
本专利技术属于电力系统继电保护中的故障选线方法领域，涉及补偿接地电网自适应选线方法，特别是一种利用粗集理论分类的补偿接地电网自适应选线方法。
技术介绍
在我国6~66kV的配电网中，中性点主要采用非有效接地方式，即中性点不接地或中性点经消弧线圈接地方式。而随着经济的发展，使得系统容量不断增大，馈出线数目不断增加，导致发生单相接地故障时的接地电容电流也越来越大。为了遏制接地电流，配电网中，中性点经消弧线圈接地方式越来越受到青睐。中性点经消弧线圈接地电网也被称为补偿接地电网。补偿接地电网中，单相接地故障时，由于接地电流较小且三相线电压仍保持对称，因此仍可运行1~2小时。但是，单相接地故障后，非故障相电压会升高为线电压，从而对线路的绝缘产生了较大的威胁。若不能及时找出故障线路，会引发相间短路或多点故障，产生更大的危害。因此，及时准确地选出故障线路对于系统的安全是非常必要的。现有技术中，主要分为单判据选线方法和多判据融合选线方法。单判据选线方法的适用范围有限，如基于稳态量的选线方法适用于暂态信息弱的故障情况，基于暂态量的选线方法对于暂态信息强的故障情况准确性较强；多判据融合的选线方法，诸如：神经网络、支持向量机等融合方法，在一定程度上解决了单判据适用性有限的问题，但同时出现了数据处理量大、信息冗余及需要大量训练样本的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处提供一种利用粗集理论分类的补偿接地电网的自适应选线方法，利用粗集理论将频带能量因子和暂态因子融合将故障分为强、中、弱三种接地故障类型。然后，根据不同的故障类型选择不同的选线方法。本专利技术是采取以下技术方案实现的，一种利用粗集理论分类的补偿接地电网的自适应选线方法，包括如下步骤：1）监测零序电压的大小判断是否发生单相接地故障；2）发生单相接地故障时采集各线路零序电流；3）计算各线路零序电流暂态分量；4）计算本次单相接地故障的暂态因子；5）计算本次单相接地故障的频带能量因子；6）用粗集理论融合步骤4）的暂态因子和步骤5）的频带能量因子，形成决策规则，从而将故障分为强、中、弱三种类型；7）根据确定的故障类型，选择处理方法；对于强故障类型，由于暂态信息较为丰富，选择暂态能量法；对于弱故障类型，由于暂态信息较弱，不易提取暂态特征量，则选择稳态方法—有功分量法；对于中等故障类型，则用证据理论将两种选线方法进行融合；从而确定故障线路。步骤1）中监测零序电压的大小，当零序电压大于整定值时认为系统发生单相接地故障;步骤2）~步骤5）中，采集各线路故障后一个周期的零序电流，分别计算各线路前半个周期和后半个周期的零序电流绝对值之和，用S1(k)表示第k条线路前半个周期的零序电流绝对值之和，用S2(k)表示第k条线路后半个周期的零序电流绝对值之和；选取各线路零序电流前半个周期零序电流绝对值之和最大值和后半个周期零序电流绝对值之和最大值，定义暂态因子az：式中，k表示第k条线路，l表示线路总数，N表示各线路故障后一个周期的采样点个数，表示第m个采样点的零序电流，暂态因子az用来衡量过渡电阻对于暂态特性的影响；采集各线路故障后半个周期的零序电流，选择零序电流幅值最大的线路，用DB15小波对该线路采集到的零序电流进行5尺度分解，得到第i尺度高频系数Di(k)和低频系数Ai(k)；从而计算频带能量因子ap：式中，k表示的是在尺度i下小波系数的长度。频带能量因子ap用来衡量故障初相角对于暂态特性的影响。在所述步骤6）中，用粗集理论融合暂态因子az和频带能量因子ap，形成决策规则，从而将故障分为强、中、弱三种类型；具体步骤如下:6-1）给定故障类型判别系统K=(U，A)，论域U为不同故障情况下零序电流暂态特性，A=C∪D，其中，C为条件属性集，定义为C={azap}；D为决策属性集，定义为D={d}，其中，d表示的是单相接地时的故障类型；6-2）暂态因子az和频带能量因子ap的离散化；用等距离划分法将az和ap离散化，即将az和ap的取值范围划分为k级，这里k取3，即，f(U,az)=k，f(U,ap)=k，k=1,2,3；6-3）建立决策规则，将故障分为强、中、弱三种类型；具体规则如下，f(U,az)=3，f(U,ap)=3，→f(U,d)=3；f(U,az)=3，f(U,ap)=2，→f(U,d)=3；f(U,az)=2，f(U,ap)=3，→f(U,d)=3；f(U,az)=2，f(U,ap)=2，→f(U,d)=2；f(U,az)=3，f(U,ap)=1，→f(U,d)=1；f(U,az)=1，f(U,ap)=3，→f(U,d)=1；f(U,az)=2，f(U,ap)=1，→f(U,d)=1；f(U,az)=1，f(U,ap)=2，→f(U,d)=1；f(U,az)=1，f(U,ap)=1，→f(U,d)=1；其中，f(U,d)=1,2,3分别表示弱、中、强三种故障类型。对于强接地故障，由于暂态信息较强，仅用暂态能量法便可准确选出故障线路；暂态能量法的计算公式为：式中，表示的是零序电压；表示的是第k条馈出线的零序电流；T表示的是电网工频周期；计算出来的各线路中的绝对值最大且与其它反相的线路，即为故障线路。对于弱接地故障，由于暂态信息较弱，再利用暂态信息就容易出现误判，本专利技术采用稳态选线方法中的有功分量法，计算各线路零序电流的有功分量，计算得出零序电流有功分量最大的即为故障线路。对于中等接地故障，采用证据理论将暂、稳态选线方法进行融合。下面介绍证据理论的基本原理:对于故障选线问题而言，证据理论的识别框架为：。基本信度分配函数的构造是证据理论的重要环节，基本信度分配函数是由相对信度分配函数和可确定信度系数的乘积构成，即式中，体现的是某条线路的故障测度与其他线路故障测度的相对比较值，定义为：其中，，式中，表示的是相对故障测度，表示的是线路的故障测度。体现的是一个故障样本的特征量的明显程度，可定义为：对于不同的两个判据，需要经过证据的融合，使得两证据共同支持的结果突出出来。设表示的暂态能量法判据，表示的是有功分量法判据。各线路在两种判据下的基本信度分配可表示为：暂态能量法判据：有功分量法判据：其中，可依次求得，，，；其中最大的即为故障线路；而两证据融合后的不确定度表示成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术所提供的一种利用粗集理论分类的补偿接地电网自适应选线方法，从暂态信息的丰富程度出发，将故障分为强、中、弱三种类型后分别采取对应的选线方法。相较于单判据的选线方法而言，其适用性更强，准确率更高；相较于直接进行多判据融合的选线方法而言，不仅减少了不必要的融合，使得数据处理量大大减小，而且又能保证选线的准确性。附图说明图1是本专利技术方法的流程图;图2是本专利技术方法的验证系统图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明:含分布式电源配电网的故障定位新方法，如图1所示，包括以下步骤：（1）监测零序电压的大小，当零序电压大于整定值时认为系统发生单相接地故障；（2）记录和采集各线路的零序电流，并根据零序电压的突变点确定故障的起始时刻；（3）利用各线路故障后一个周期（N个采样点）的零序电流采样值，分别计算各线路前半个周期和后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用粗集理论分类的补偿接地电网的自适应选线方法，其特征在于：包括如下步骤，1）监测零序电压的大小判断是否发生单相接地故障；2）发生单相接地故障时采集各线路零序电流；3）计算各线路零序电流暂态分量；4）计算本次单相接地故障的暂态因子；5）计算本次单相接地故障的频带能量因子；6）用粗集理论融合步骤4）的暂态因子和步骤5）的频带能量因子，形成决策规则，从而将故障分为强、中、弱三种类型；7）根据确定的故障类型，选择处理方法；对于强故障类型，由于暂态信息较为丰富，选择暂态能量法；对于弱故障类型，由于暂态信息较弱，不易提取暂态特征量，则选择稳态方法—有功分量法；对于中等故障类型，则用证据理论将两种选线方法进行融合；从而确定故障线路。

【技术特征摘要】
1.一种利用粗集理论分类的补偿接地电网的自适应选线方法，其特征在于：包括如下步骤，1）监测零序电压的大小判断是否发生单相接地故障；2）发生单相接地故障时采集各线路零序电流；3）计算各线路零序电流暂态分量；4）计算本次单相接地故障的暂态因子；5）计算本次单相接地故障的频带能量因子；6）用粗集理论融合步骤4）的暂态因子和步骤5）的频带能量因子，形成决策规则，从而将故障分为强、中、弱三种类型；7）根据确定的故障类型，选择处理方法；对于强故障类型，由于暂态信息较为丰富，选择暂态能量法；对于弱故障类型，由于暂态信息较弱，不易提取暂态特征量，则选择稳态方法—有功分量法；对于中等故障类型，则用证据理论将两种选线方法进行融合；从而确定故障线路。2.根据权利要求1所述的利用粗集理论分类的补偿接地电网的自适应选线方法，其特征在于：步骤1）中监测零序电压的大小，当零序电压大于整定值时认为系统发生单相接地故障。3.根据权利要求1所述的利用粗集理论分类的补偿接地电网的自适应选线方法，其特征在于：步骤2）~步骤5）中，采集各线路故障后一个周期的零序电流，分别计算各线路前半个周期和后半个周期的零序电流绝对值之和，用S1(k)表示第k条线路前半个周期的零序电流绝对值之和，用S2(k)表示第k条线路后半个周期的零序电流绝对值之和；选取各线路零序电流前半个周期零序电流绝对值之和最大值和后半个周期零序电流绝对值之和最大值，定义暂态因子az：式中，k表示第k条线路，l表示线路总数，N表示各线路故障后一个周期的采样点个数，表示第m个采样点的零序电流，暂态因子az用来衡量过渡电阻对于暂态特性的影响；采集各线路故障后半个周期的零序电流，选择零序电流幅值最大的线路，用DB15小波对该线...

【专利技术属性】
技术研发人员：万新强，赖勇，韩瑞，陈莹，戴超凡，葛蕾，李江成，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司宿迁供电公司，国网江苏省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32