0引言
在行波故障定位中，每一種故障類型不受過渡電阻大小和系統(tǒng)運行方式的影響，波形大體保持相似，而灰色關(guān)聯(lián)分析就是根據(jù)序列曲線集合形狀大體相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密?；谶@一點本文運用灰色關(guān)聯(lián)分析方法結(jié)合RTDS的真實故障模型對發(fā)生的故障進行判相。目前在高壓線路保護中所采用穩(wěn)態(tài)故障量選相元件(不包括突變量選相元件)主要有兩類,一類為阻抗選相,這類選相元件主要依據(jù)阻抗測量元件的測量結(jié)果來確認故障相,它在大多數(shù)簡單故障的情況下能正確選擇故障相,但它受系統(tǒng)運行方式、故障點的過渡電阻影響較大,選相結(jié)果往往不很理想。另一種廣泛采用以零序電流和負序電流的相位差來判別故障相別的謂之序分量的選相元件［1～3］。序分量選相元件具有受故障點過渡電阻的影響較小和不受負荷電流影響等優(yōu)點,但也存在兩個缺陷:一是不能區(qū)分單相接地和兩相接地,必須采用其它輔助選相方法;二是在轉(zhuǎn)換性故障(一點在保護正方向,另一點在保護反方向)中,零序電流和負序電流的相位不能正確反映故障相別,要誤選相,在同桿并架線路的跨線故障中也存在類似的問題。我們在行波故障定位中采集到大量故障數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的波形跟真實故障波形很相似,我們運用灰色關(guān)聯(lián)分析對發(fā)生的故障進行判相，判斷結(jié)果不受系統(tǒng)運行方式、故障點的過渡電阻影響，能有效區(qū)分單相接地和兩相接地實驗，結(jié)果說明了該方法的真實可靠性。
1灰色關(guān)聯(lián)分析原理
1.1灰色關(guān)聯(lián)分析的描述
灰色關(guān)聯(lián)是指事物之間不確定關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)分析主要是對事物態(tài)勢發(fā)展變化的分析，也就是對系統(tǒng)動態(tài)發(fā)展過程的量化分析，它根據(jù)因素之間發(fā)展態(tài)勢的相似或相異程度來衡量因素間的接近程度?；疑P(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論的一種新的分析方法，它是用關(guān)聯(lián)度大小來描述事物之間、因素之間關(guān)聯(lián)程度的一種定量化的方法。它以系統(tǒng)的定性分析為前提、定量分析為依據(jù)，進行系統(tǒng)因素之間、系統(tǒng)行為之間曲線相似性的關(guān)聯(lián)分析?；疑P(guān)聯(lián)度則是描述事物間在發(fā)展過程中，因素間相對變化的大小、方向和速度等等，如果兩因素在發(fā)展過程中，相對變化基本一致，則認為兩者關(guān)聯(lián)程度大，反之亦反。因此灰色關(guān)聯(lián)分析的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密。曲線越接近，相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小。由于關(guān)聯(lián)分析是按發(fā)展趨勢作分析，因而對樣本的大小沒有太高的要求，分析時也不需要典型的分布規(guī)律，而且分析結(jié)果一般與定性分析相同。
1．2灰色關(guān)聯(lián)公理與灰色關(guān)聯(lián)度
設(shè)X0=（x0(1),x0(2),…,x0(n)）為系統(tǒng)特征序列，在本文中特征序列就是我們要進行判相的故障數(shù)據(jù)。我們在行波故障實驗中采集了各種故障類型的線路兩端的數(shù)據(jù)，我們只需選擇一端的ABC三相數(shù)據(jù)作為特征序列。且
為相關(guān)因素序列。該相關(guān)因素序列就是我們從RTDS采集的各種標準故障數(shù)據(jù)序列，給定實數(shù)若實數(shù)
小差，表示在第xi曲線找出各點與x0的最小差，其中minmin｜x0(k)-xi(k)｜是第二級最小差，表示在各曲線中，找出最小差的基礎(chǔ)上，再按i=1,2,…找出所有曲線xi中的最小差；意義與最小差相同；ξ為分辨系數(shù)，ξ∈［0,1］，這里乘以ξ是為減小極值時對計算的影響，從而可以提高分辨率，ξ可調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)系數(shù)γ(x0(k)，xi(k))的大小和變化區(qū)間。γ(X0,Xi）滿足：
1）規(guī)范性
4)接近性
?。黿0(k)-xi(k)｜越小，γ(x0(k),xi(k))越大,則稱γ(X0,Xi)為Xi對X0的灰色關(guān)聯(lián)度，我們可以分別求出ABC三相的灰色關(guān)聯(lián)度，γ(x0(k),xi(k))為Xi對X0在k點關(guān)聯(lián)系數(shù)，并稱條件（1），（2）,(3),(4)為灰色關(guān)聯(lián)四公理。
在灰色關(guān)聯(lián)四公理中，γ(X0,Xi)∈(0,1］表明系統(tǒng)中任何兩個序列都不可能是嚴格無關(guān)聯(lián)的。
整體性則體現(xiàn)了環(huán)境對灰色關(guān)聯(lián)比較的影響，環(huán)境不同，灰色關(guān)聯(lián)度也隨之變化，因此對稱原理不一定滿足。
偶對稱性表明，當灰色關(guān)聯(lián)因子集中只有兩個序列時，兩兩比較滿足對稱性。
接近性是對關(guān)聯(lián)度量化的約束。
2分析步驟
圖1是從RTDS采集到的標準故障模型，圖2是從我們研制的AFL2001故障定位裝置中采集到的數(shù)據(jù)波形，其實根據(jù)經(jīng)驗我們從故障后的波形就很容易判斷該故障為何種故障類型。但主觀的判斷缺乏理論根據(jù)。從圖1和圖2的比較中我們發(fā)覺圖2和圖1中的AB相短路的波形很相似，我們還做了各種故障類型的實驗，發(fā)現(xiàn)每一種故障類型的波形總是與標準故障類型的某種故障波形相似，這表明我們可以通過故障波形的相似性來判斷故障類型，而理論實驗的結(jié)果也表明用灰色關(guān)聯(lián)度來判斷是行之有效的。
2．1被比序列的選定
在同一種故障類型當中，無論故障點在何處，輸電線兩端采集到數(shù)據(jù)波形無很大的變化，因此對同一種故障，故障的波形在兩端可以認為是相同的。我們以在RTDS中采集到的各種故障波形為被比序列。在本文中以十種故障類型為參考波形：A相短路接地，AB相間短路，AB相間短路接地，ABC三相短路，B相短路接地，BC相間短路，BC相間短路接地，C相短路接地，AC相間短路，AC相間短路接地。其十種標準故障波形如圖1所示。我們在各種故障發(fā)生前取20個點，故障發(fā)生后取80個點。
標準被比序列Xj表示為：
進行系統(tǒng)分析，選準系統(tǒng)行為特征的映射量后，還需要進一步明確影響系統(tǒng)主行為的有效因素。如要作量化研究分析，則需對系統(tǒng)行為特征映射量和各有效因素進行適當處理，通過算子作用，使之化為數(shù)量級大體相近的無量綱數(shù)據(jù)，并將負相關(guān)因素轉(zhuǎn)化為正相關(guān)因素。為了便于分析，我們采用初值化方法對數(shù)據(jù)進行處理。
2．2參考序列的選定
我們以在故障定位中采集到各種故障的數(shù)列為參考數(shù)列，由于我們采集到數(shù)據(jù)含有大量噪聲，所以我們首先進行小波包消噪處理，又因為我們的采樣率很高，必須在消噪后按照RTDS的采樣率進行歸算。
以AB相短路為例，如圖2所示。
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