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专利号: 2022110215381
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:当变压器差动电流越限时,对变压器差动电流进行采样;

步骤2:选择长度为s的子序列窗口,通过去趋势分析方法对每个子序列窗口进行一阶拟合,将每个拟合直线的斜率计为yk(v)(v=1,2,3…Ns),并得到去趋势残差函数Z(v);

步骤3:将计算出的去趋势残差函数Z(v)进行标准化后得到Zr(v),并求出电流波形的线性区域;

步骤4:计算所述线性区域所占比例值r,当r小于其整定值时,认为变压器发生区内故障,如果大于其整定值,则进行步骤5;

步骤5:将所述线性区域中对应拟合斜率集合,以所有子序列拟合斜率的最大值进行归一化得到拟合斜率集合k;

步骤6:计算水平线性区域的比例rk,当rk小于其整定值时,则认为发生了变压器区内故障,如果大于其整定值时,保护闭锁不动作。

2.根据权利要求1所述基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于:所述步骤2中,对于长度为N的时间序列样本Y={yi,i=1,2,3…,N},去趋势分析方法的步骤为:S2.1:选择子序列窗口的长度为s,保持窗口的大小不变并连续在采集到的差动电流序列上进行滑动,此时子序列的总数为Ns,计算方法如式(1)所示:Ns=N‑s+1         (1);

其中,Ns为子序列的总数;N为序列样本的总长度;s是子序列的长度;

S2.2:对每个子序列v(v=1,2,3…,Ns)使用进行一阶拟合,使得拟合的直线与子序列在各点的残差的加权平方和最小,得到每个子序列的局部趋势函数yv(v=1,2,3…Ns);

S2.3:计算出每个子序列的残差均值,从而得到去趋势残差函数Z(v),如式(2)所示:其中,Z(v)为去趋势残差函数;i为子序列中元素的序号;s是子序列的长度;yrv为第v个子序列样本;yrv(i)为第v个子序列样本中的第i个元素;yv为第v个子序列的局部趋势函数;

yv(i)为第v个子序列的局部趋势函数中的第i个元素;Ns为子序列的总数。

3.根据权利要求2所述基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于:所述S2.2中,一阶拟合是指直线拟合,使用一条直线来逼近被拟合的曲线;设第v个子序列为yrv={yv,yv+1,…,ys+v‑1},其对应的采样序号集合xv为{v,v+1,…,v+s‑1},则其一阶拟合过程如下:

1)计算子序列样本的一阶拟合直线的斜率,如式(3)所示;

其中,av为第v个子序列一阶拟合直线的斜率;s为子序列的长度;i为子序列中每个元素的索引;Σ为求符号;xv为第v个子序列中元素分别对应的采样序号集合;xv(i)为第v个子序列中的第i个元素对应的采样值序号;yrv为第v个子序列样本;yrv(i)为第v个子序列样本中的第i个元素; 为集合xv的平均值; 为集合yrv的平均值;v为被拟合的子序列序号;Ns为子序列总数;

2)计算子序列样本的一阶拟合直线的纵截距,如式(4)所示;

其中,bv为一阶拟合直线的纵截距; 为集合yrv的平均值;av为第v个子序列一阶拟合直线的斜率; 为集合xv的平均值;

由此可得子序列yrv的一阶拟合直线即局部趋势函数yv如式(5)所示;

yv=avxv+bv         (5);

其中,yv为子序列yrv的一阶拟合直线即局部趋势函数;av为第v个子序列一阶拟合直线的斜率;bv为第v个子序列一阶拟合直线的纵截距;xv为第v个子序列中元素分别对应的采样序号集合。

4.根据权利要求1所述基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于:所述步骤3中,去趋势残差函数Z(v)的标准化是指将第v个去趋势残差Z(v)减去去趋势残差函数中的最小值,并比上其最大值与最小值之差,如式(6)所示:其中,Zr(v)为标准化后的去趋势残差函数的第v个元素;Z(v)为去趋势残差函数的第v个元素;max(Z)表示求去趋势残差函数Z中的最大值;min(Z)表示求去趋势残差函数Z中的最小值;v为子序列序号;Ns为子序列的总数。

5.根据权利要求1所述基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于:所述步骤3中,电流波形的线性区域是标准化后的去趋势残差函数Zr(v)中满足式(7)的子序列区域;

Zr(v)<0.15                              (7);

其中,Zr(v)为标准化后的去趋势残差函数的第v个元素。

6.根据权利要求1所述基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于:所述步骤4中,线性区域所占比例值r,是指线性区域中的子序列数与总的子序列数之比,如式(8)所示:r=num(Zr(v))/Ns,Zr(v)<0.15                             (8);

其中,r为线性区域比例;Zr(v)为标准化后的去趋势残差函数的第v个元素;num(Zr(v))为Zr中满足条件Zr(v)<0.15的元素个数。

7.根据权利要求6所述基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于:考虑到故障电流的正弦性也会使去趋势残差函数产生波动,存在Zr值过小区域,将线性区域所占比例值r的整定值设为0.2。

8.根据权利要求1所述基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于:所述步骤5中,拟合斜率集合k,是将线性区域中对应拟合斜率集合以所有子序列拟合斜率的最大值进行归一化所得,如式(9)所示;

k=|yk(v)|/max(|yk|),Zr(v)<0.15                      (9);

其中,k为线性区域对应子序列的拟合斜率归一化后的集合;yk(v)为第v个子序列的拟合斜率;|yk(v)|为第v个子序列的拟合斜率绝对值;|yk|为拟合斜率集合yk中所有元素求绝对值;max(|yk|)为拟合斜率集合yk求绝对值后的最大值;Zr(v)为标准化后的去趋势残差函数的第v个元素。

9.根据权利要求1所述基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于:所述步骤6中,水平线性区域是指线性区域对应子序列中满足式(10)的子序列;

k(v)<0.1                                (10);

其中,k(v)为集合k中的第v个元素。

10.根据权利要求1所述基于去趋势分析的大规模风电场送出变差动保护方法,其特征在于:所述步骤6中,水平线性区域为拟合斜率集合k趋于0的区域,水平线性区域的比例rk是由水平线性区域与线性区域分别对应子序列个数的比值计算所得,如式(11)所示;

rk=num(k(v))/num(k),k(v)<0.1                           (11);

其中,rk为水平线性区域的比例;k(v)为集合k中的第v个元素;num(k)为集合k中元素的个数;num(k(v))为集合k满足条件k(v)<0.1的元素个数。