基于相关分析的故障选线方法.doc

基于相关分析的故障选线方法.doc基于相关分析的故障选线方法
摘要：本文提出了一种新型的故障选线方法：采用相关分析原理，根据单相接地 后各条馈线相互之间的故障暂态波形的综合相关度分析，得到按照发生接地线路 的最大可能性排列的故障选线序列。并结合变电站自动化系统提出了具体的实现 方案，理论及大量的EMTP仿真试验表明：此方法具有抗现场干扰能力强、适 合各种中性点接地方式、实现简单、选线结果正确可靠等优点。
关键词：故障选线，相关分析，小电流接地系统，波形识别

准确的小电流接地选线方法，可以避免非故障线路不必要的开关操作，且保持 供电的连续性。目前按照故障选线原理，可大体分为以下三类：比幅选线方法； 比相选线方法；注入法。配电网拓扑结构的多变性，导致了任何一种比相、比幅 选线方法都不能作到整体完全可靠和有效，而注入方法附加设备过多，成本较高, 对于需停电实现的注入法选线，破坏了单相接地故障时的供电连续性。文献[1,2] 改进了原有的直接进行幅值比较的选线方法，引入了奇异性检测的小波分析方 法，通过比较各馈线零序电流小波变换的模值来实现故障选线，效果虽有所改善, 但在特定故障模式或现场干扰下，鉴于小波分析方法敏感于波形的奇异点，以及 本身信号比较弱，故障与非故障线路的区分阈值同样难以确定，选线可靠裕度不 大，同样不能有效的提高现场应用的可靠性。至于其他选线方法，如应用人工智 能、能量方向、功率方向等都是有意义的探索。
随着新的数学分析工具的发展、变电站自动化的实现和站内通讯设施的发展和 完善，为开辟和研究适于配电网的新型的故障选线原理和方法创造了有利条件。 另外，小电流接地选线对于实时性没有要求，从而为离线处理，采用复杂、高级 的分析方法提供了可能。
鉴于小电流接地系统的自身特点，以及发生单相接地故障时，所产生的故障信 号本身较弱，并且经电磁干扰污染，导致获得的信号失真的现场实际情况，本文 提出了基于相关分析的选线方法，根据故障后的暂态波形，作各馈线零序测量电 流在一定数据窗下的两两相关分析，获得馈线相关矩阵，求出各条馈线与其他馈 线的综合相关系数，经排序策略，最终获得按照发生接地故障可能性大小排列的 选相序列。理论分析以及大量仿真表明，此方法选线准确度高，选线结果不受系 统运行方式、拓扑结构、中性点接地方式、以及故障随机因素等的影响，对于现
场干扰不敏感，具有较强的鲁棒性
2,相关分析及故障选线原理
[3]
相关函数是时频描述随机信号统计特征的一个非常重要的数字特征，而确定性 信号可以看作是平稳且具有遍历性的随机信号的特例，因而其基本概念和定义
(平稳随机过程)同样也适合于确定信号作相关分析。从相关分析的理论来说有 它内在的物理含义，设x(t)和y(t)是两个能量有限的实信号波形，为研究它们之
间的差别，衡量它们在不同时刻的相似程度，a是常数。显然有一个最佳的 值使得两波形在均方误差最小准则下获得最佳的逼近，即取82的时间平均值D 衡量两者之间的相似性，
显然，p越大，D越小，两个波形越相似。为此p定义为相关系数， 称之
为相关函数。对于能量有限的确定信号，公式(4)中分母是一常数，起到归一化
的作用，由许瓦兹(Schwartz)不等式可知： 。当p=l时，D=0,说明x(t) 和y(t+t)完全相似。严格来讲，定义中的时间T应