基于動態(tài)趨勢度分析的繼電保護(hù)判據(jù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于動態(tài) 趨勢度分析的繼電保護(hù)判據(jù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining)又稱為資料探勘、數(shù)據(jù)采礦，是數(shù)據(jù)庫知識發(fā)現(xiàn)中的重要 步驟，其含義指從大量的數(shù)據(jù)中通過一定方法搜索隱藏的信息。其中，"趨勢數(shù)據(jù)"作為反 映數(shù)據(jù)變化的重要特征量，能夠間接反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和走勢，并為控制和預(yù)測提供有效 信息支撐，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于商務(wù)管理、生產(chǎn)控制、市場分析、工程設(shè)計等領(lǐng)域。
[0003] 傳統(tǒng)的繼電保護(hù)原理往往依據(jù)瞬時工頻電氣量來判斷故障的發(fā)生，而運(yùn)行過程中 的潛在信息和狀態(tài)常被忽略；另外基于瞬時工頻變化量的傳統(tǒng)保護(hù)受限于工頻量的提取方 法，在反應(yīng)故障速度和抗差性方面，仍然存在不足。隨著電力網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大和數(shù)據(jù)采集、處理 技術(shù)的提高，電力數(shù)據(jù)量達(dá)到空前的規(guī)模，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，挖掘過程數(shù)據(jù)的有效信息并 將其利用成為未來電網(wǎng)必備的功能之一，也給繼電保護(hù)原理的發(fā)展帶來新思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的實施例提供了一種基于動態(tài)趨勢度分析的繼電保護(hù)判據(jù)方法，以實現(xiàn)快 速、有效的電力系統(tǒng)故障識別，并改善傳統(tǒng)保護(hù)原理在故障判別快速性和壞值抗差性上的 不足。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于動態(tài)趨勢度分析的繼電保護(hù)判據(jù)方法， 包括：
[0007] 對電力系統(tǒng)中采樣的工頻動態(tài)數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)段進(jìn)行分析，從所述數(shù)據(jù)段的起始 點(diǎn)形成初始的數(shù)據(jù)序列矩陣和時間變量矩陣；
[0008] 在接收到所述動態(tài)數(shù)據(jù)流中的新增數(shù)據(jù)點(diǎn)后，根據(jù)所述新數(shù)據(jù)點(diǎn)和所述起始點(diǎn)之 間的時間間隔，利用所述初始的數(shù)據(jù)序列矩陣和時間變量矩陣通過迭代運(yùn)算計算出所述新 增數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的動態(tài)趨勢度值；
[0009] 根據(jù)平方化r檢驗規(guī)則判斷所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)是否為分割點(diǎn)；
[0010] 將所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的動態(tài)趨勢度值和預(yù)先設(shè)定的動態(tài)趨勢度值判定域值進(jìn) 行比較，根據(jù)比較結(jié)果和分割點(diǎn)信息共同判定是否對所述電力系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)處理。 [0011] 優(yōu)選地，所述的對電力系統(tǒng)中采樣的工頻動態(tài)數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)段進(jìn)行分析，從所 述數(shù)據(jù)段的起始點(diǎn)形成初始的數(shù)據(jù)序列矩陣和時間變量矩陣，包括：
[0012] 對電力系統(tǒng)中采樣的工頻動態(tài)數(shù)據(jù)流中的任意數(shù)據(jù)段，從數(shù)據(jù)段的起始點(diǎn)開始分 析，形成數(shù)據(jù)序列矩陣X s.n和時間變量矩陣U s.n
[0013] Xs n= [x(t s l)，…，x(ts n)]T
[0015] η為當(dāng)前數(shù)據(jù)段所含數(shù)據(jù)的總數(shù)，ts.n為當(dāng)前時刻，ts.i為當(dāng)前數(shù)據(jù)段第一個數(shù)據(jù)對 應(yīng)的時刻，T為矩陣轉(zhuǎn)置數(shù)學(xué)運(yùn)算符號。
[0016] 優(yōu)選地，所述的在接收到所述動態(tài)數(shù)據(jù)流中的新增數(shù)據(jù)點(diǎn)后，根據(jù)所述新數(shù)據(jù)點(diǎn) 和所述起始點(diǎn)之間的時間間隔，利用所述初始的數(shù)據(jù)序列矩陣和時間變量矩陣通過迭代運(yùn) 算計算出所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的動態(tài)趨勢度值，包括：
[0017] 步驟A、在接收到所述動態(tài)數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)段的新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X (ts.n+1)后，判斷上一個 數(shù)據(jù)點(diǎn)是否為分割數(shù)據(jù)點(diǎn)，如果是，則執(zhí)行步驟B ;否則，執(zhí)行步驟C ;
[0018] 步驟B、所述分割數(shù)據(jù)點(diǎn)、新增數(shù)據(jù)點(diǎn)x(ts.n+1)組成新數(shù)據(jù)段，對所述分割數(shù)據(jù)點(diǎn)、 新增數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行線性插值計算：
[0020] &為第i個數(shù)據(jù)段的第二點(diǎn)回歸系數(shù)矩陣，I2為僅有前兩個樣本點(diǎn)的數(shù)據(jù)序列 矩陣，W 2為對應(yīng)的時間變量矩陣；
[0021] 將所述線性插值計算的計算結(jié)果久2作為所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X (ts_n+1)的動態(tài)趨勢度， 重新計算所述新數(shù)據(jù)段的初始的數(shù)據(jù)序列矩陣和時間變量矩陣，等待下一數(shù)據(jù)點(diǎn)的計算；
[0022] 步驟C、根據(jù)所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X (ts.n+1)形成時間增量矩陣Un+1;
[0025] 其中Ps.n= U s.nTUs.n，s為當(dāng)前數(shù)據(jù)段的編號，η為當(dāng)前數(shù)據(jù)段所含數(shù)據(jù)的總數(shù)，t s. n為當(dāng)前時刻，ts.n+1為新增數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的時刻，為時刻ts. n對應(yīng)數(shù)據(jù)的動態(tài)趨勢度值， 為動態(tài)趨勢度迭代量；
[0026] 計算所述數(shù)據(jù)段的動態(tài)趨勢度的迭代量，得到所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)x(ts.n+1)的動態(tài)趨 勢度值么" +/。
[0027] 優(yōu)選地，所述的方法還包括：
[0028] 通過迭代計算RSS和TSS，得到所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X (ts.n+1)的平方相關(guān)系數(shù)r2;
[0030] En為元素個數(shù)為η的單列矩陣，且元素值均為I ;足為數(shù)據(jù)序列Xs.n所含數(shù)據(jù)的 均值；
[0031] 根據(jù)平方化r檢驗規(guī)則判斷所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X(ts. n+1)是否為分割數(shù)據(jù)點(diǎn)，如果所 述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X(ts.n+1)為分割數(shù)據(jù)點(diǎn)，將所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X(t s.n+1)作為新數(shù)據(jù)段的起始點(diǎn)； 如果所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X(ts. n+1)為非分割數(shù)據(jù)點(diǎn)，則重新計算所述新數(shù)據(jù)段的初始的數(shù)據(jù)序 列矩陣和時間變量矩陣，等待下一數(shù)據(jù)點(diǎn)的計算。
[0032] 優(yōu)選地，所述的將所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的動態(tài)趨勢度值和預(yù)先設(shè)定的動態(tài)趨勢度 值判定域值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果和分割點(diǎn)信息共同判定是否對所述電力系統(tǒng)進(jìn)行繼電 保護(hù)處理，包括：
[0033] 當(dāng)新增數(shù)據(jù)點(diǎn)被判定為分割點(diǎn)，則保護(hù)啟動元件出口動作；當(dāng)新增數(shù)據(jù)點(diǎn)判定非 分割點(diǎn)，則保護(hù)啟動元件不出口；
[0034] 當(dāng)所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)被判定為分割點(diǎn)后，判斷該分割點(diǎn)是否具有間隔連續(xù)性特征， 即判斷該分割點(diǎn)之前第二點(diǎn)是否為分割點(diǎn)，或等待判斷該點(diǎn)之后第二點(diǎn)是否為分割點(diǎn)，如 兩種判斷任一為是，則判定為采樣壞值情況，發(fā)出告警并閉鎖保護(hù)啟動出口；如否，則確認(rèn) 為非采樣壞值情況，則開放保護(hù)啟動出口；
[0035] 當(dāng)開放保護(hù)啟動出口后，進(jìn)行保護(hù)元件的判定，設(shè)預(yù)先設(shè)定的動態(tài)趨勢度值判定 域值為b zd，當(dāng)所述分割點(diǎn)的動態(tài)趨勢度值的絕對值大于所述動態(tài)趨勢度值判定域值bzd，則 判定保護(hù)元件出口，需要對所述電力系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)處理，當(dāng)所述分割點(diǎn)的動態(tài)趨勢度 值的絕對值不大于所述動態(tài)趨勢度值判定域值b zd，則判定保護(hù)元件不出口，不需要對所述 電力系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)處理。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種基于動態(tài)趨勢度分析的繼電保護(hù)判據(jù)裝 置，包括：
[0037] 初始分析模塊，用于對電力系統(tǒng)中采樣的工頻動態(tài)數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)段進(jìn)行分析， 從所述數(shù)據(jù)段的起始點(diǎn)形成初始的數(shù)據(jù)序列矩陣和時間變量矩陣；
[0038] 新增數(shù)據(jù)點(diǎn)的動態(tài)趨勢度值計算模塊，用于在接收到所述動態(tài)數(shù)據(jù)流中的新增數(shù) 據(jù)點(diǎn)后，根據(jù)所述新數(shù)據(jù)點(diǎn)和所述起始點(diǎn)之間的時間間隔，利用所述初始的數(shù)據(jù)序列矩陣 和時間變量矩陣通過迭代運(yùn)算計算出所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的動態(tài)趨勢度值；
[0039] 數(shù)據(jù)分割點(diǎn)判斷模塊，用于通過迭代計算RSS和TSS，得到所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X (ts. n+1)的平方相關(guān)系數(shù)r2;根據(jù)平方化r檢驗規(guī)則判斷所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)x(ts. n+1)是否為分割數(shù) 據(jù)點(diǎn)；
[0040] 繼電保護(hù)判斷模塊，用于將分割點(diǎn)信息進(jìn)行保護(hù)啟動判斷和壞值判斷，同時用于 將所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的動態(tài)趨勢度值和預(yù)先設(shè)定的動態(tài)趨勢度值判定域值進(jìn)行比較，根 據(jù)兩者判斷結(jié)果共同判定是否對所述電力系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)處理。
[0041] 優(yōu)選地，所述的初始分析模塊，用于對所述電力系統(tǒng)中采樣的工頻動態(tài)數(shù)據(jù)流中 的任意數(shù)據(jù)段，從數(shù)據(jù)段的起始點(diǎn)開始分析，形成數(shù)據(jù)序列矩陣x s.n和時間變量矩陣U s.n;
[0044] η為當(dāng)前數(shù)據(jù)段所含數(shù)據(jù)的總數(shù)，ts.n為當(dāng)前時刻，t s.i為當(dāng)前數(shù)據(jù)段第一個數(shù)據(jù)對 應(yīng)的時刻，T為矩陣轉(zhuǎn)置數(shù)學(xué)運(yùn)算符號。
[0045] 優(yōu)選地，所述的新增數(shù)據(jù)點(diǎn)的動態(tài)趨勢度值計算模塊，用于完成下述處理步驟：
[0046] 步驟A、在接收到所述動態(tài)數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)段的新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X (ts.n+1)后，判斷所述新 增數(shù)據(jù)點(diǎn)X (ts.n+1)的上一個數(shù)據(jù)點(diǎn)是否為分割數(shù)據(jù)點(diǎn)，如果是，則執(zhí)行步驟B ;否則，執(zhí)行步 驟C ;
[0047] 步驟B、所述分割數(shù)據(jù)點(diǎn)、新增數(shù)據(jù)點(diǎn)x(ts.n+1)組成新數(shù)據(jù)段，對所述分割數(shù)據(jù)點(diǎn)、 新增數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行線性插值計算：
[0049] ^為第i個數(shù)據(jù)段的第二點(diǎn)回歸系數(shù)矩陣，Xu為僅有前兩個樣本點(diǎn)的數(shù)據(jù)序列 矩陣，Ui.2為對應(yīng)的時間變量矩陣；
[0050] 將所述線性插值計算的計算結(jié)果久2作為所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X (ts.n+1)的動態(tài)趨勢度， 重新計算所述新數(shù)據(jù)段的初始的數(shù)據(jù)序列矩陣和時間變量矩陣，等待下一數(shù)據(jù)點(diǎn)的計算；
[0051] 步驟C、根據(jù)所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X(U形成時間增量矩陣隊+1;
[0054] 其中Ps.n= U s.nTUs.n，s為當(dāng)前數(shù)據(jù)段的編號，η為當(dāng)前數(shù)據(jù)段所含數(shù)據(jù)的總數(shù)，t s. n為當(dāng)前時刻，ts.n+1為新增數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的時刻，為時刻ts. n對應(yīng)數(shù)據(jù)的動態(tài)趨勢度值， Ms.,,為動態(tài)趨勢度迭代量；
[0055] 計算所述數(shù)據(jù)段的動態(tài)趨勢度的迭代量，得到所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)x(ts.n+1)的動態(tài)趨 勢度值久,,+P
[0056] 優(yōu)選地，所述的裝置還包括：
[0057] 數(shù)據(jù)分割點(diǎn)判斷模塊，用于通過迭代計算RSS和TSS，得到所述新增數(shù)據(jù)點(diǎn)X (ts. n+1)的平方相關(guān)系數(shù)r2;
[0059] En為元素個數(shù)為η的單列矩陣，且元素值均為1 ;足為數(shù)據(jù)序列Xs.n所含數(shù)據(jù)的 均值；