基于动态趋势度分析的继电保护判据方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统继电保护领域和数据挖掘技术领域，尤其涉及一种基于动态 趋势度分析的继电保护判据方法。
【背景技术】
[0002] 数据挖掘（Data Mining)又称为资料探勘、数据采矿，是数据库知识发现中的重要 步骤，其含义指从大量的数据中通过一定方法搜索隐藏的信息。其中，"趋势数据"作为反 映数据变化的重要特征量，能够间接反映系统运行状态和走势，并为控制和预测提供有效 信息支撑，已经广泛应用于商务管理、生产控制、市场分析、工程设计等领域。
[0003] 传统的继电保护原理往往依据瞬时工频电气量来判断故障的发生，而运行过程中 的潜在信息和状态常被忽略；另外基于瞬时工频变化量的传统保护受限于工频量的提取方 法，在反应故障速度和抗差性方面，仍然存在不足。随着电力网络的扩大和数据采集、处理 技术的提高，电力数据量达到空前的规模，应用数据挖掘技术，挖掘过程数据的有效信息并 将其利用成为未来电网必备的功能之一，也给继电保护原理的发展带来新思路。
【发明内容】
[0004] 本发明的实施例提供了一种基于动态趋势度分析的继电保护判据方法，以实现快 速、有效的电力系统故障识别，并改善传统保护原理在故障判别快速性和坏值抗差性上的 不足。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种基于动态趋势度分析的继电保护判据方法， 包括：
[0007] 对电力系统中采样的工频动态数据流中的数据段进行分析，从所述数据段的起始 点形成初始的数据序列矩阵和时间变量矩阵；
[0008] 在接收到所述动态数据流中的新增数据点后，根据所述新数据点和所述起始点之 间的时间间隔，利用所述初始的数据序列矩阵和时间变量矩阵通过迭代运算计算出所述新 增数据点对应的动态趋势度值；
[0009] 根据平方化r检验规则判断所述新增数据点是否为分割点；
[0010] 将所述新增数据点对应的动态趋势度值和预先设定的动态趋势度值判定域值进 行比较，根据比较结果和分割点信息共同判定是否对所述电力系统进行继电保护处理。 [0011] 优选地，所述的对电力系统中采样的工频动态数据流中的数据段进行分析，从所 述数据段的起始点形成初始的数据序列矩阵和时间变量矩阵，包括：
[0012] 对电力系统中采样的工频动态数据流中的任意数据段，从数据段的起始点开始分 析，形成数据序列矩阵X s.n和时间变量矩阵U s.n
[0013] Xs n= [x(t s l)，…，x(ts n)]T
[0015] η为当前数据段所含数据的总数，ts.n为当前时刻，ts.i为当前数据段第一个数据对 应的时刻，T为矩阵转置数学运算符号。
[0016] 优选地，所述的在接收到所述动态数据流中的新增数据点后，根据所述新数据点 和所述起始点之间的时间间隔，利用所述初始的数据序列矩阵和时间变量矩阵通过迭代运 算计算出所述新增数据点对应的动态趋势度值，包括：
[0017] 步骤A、在接收到所述动态数据流中数据段的新增数据点X (ts.n+1)后，判断上一个 数据点是否为分割数据点，如果是，则执行步骤B ;否则，执行步骤C ;
[0018] 步骤B、所述分割数据点、新增数据点x(ts.n+1)组成新数据段，对所述分割数据点、 新增数据点进行线性插值计算：
[0020] &为第i个数据段的第二点回归系数矩阵，I2为仅有前两个样本点的数据序列 矩阵，W 2为对应的时间变量矩阵；
[0021] 将所述线性插值计算的计算结果久2作为所述新增数据点X (ts_n+1)的动态趋势度， 重新计算所述新数据段的初始的数据序列矩阵和时间变量矩阵，等待下一数据点的计算；
[0022] 步骤C、根据所述新增数据点X (ts.n+1)形成时间增量矩阵Un+1;
[0025] 其中Ps.n= U s.nTUs.n，s为当前数据段的编号，η为当前数据段所含数据的总数，t s. n为当前时刻，ts.n+1为新增数据点对应的时刻，为时刻ts. n对应数据的动态趋势度值， 为动态趋势度迭代量；
[0026] 计算所述数据段的动态趋势度的迭代量，得到所述新增数据点x(ts.n+1)的动态趋 势度值么" +/。
[0027] 优选地，所述的方法还包括：
[0028] 通过迭代计算RSS和TSS，得到所述新增数据点X (ts.n+1)的平方相关系数r2;
[0030] En为元素个数为η的单列矩阵，且元素值均为I ;足为数据序列Xs.n所含数据的 均值；
[0031] 根据平方化r检验规则判断所述新增数据点X(ts. n+1)是否为分割数据点，如果所 述新增数据点X(ts.n+1)为分割数据点，将所述新增数据点X(t s.n+1)作为新数据段的起始点； 如果所述新增数据点X(ts. n+1)为非分割数据点，则重新计算所述新数据段的初始的数据序 列矩阵和时间变量矩阵，等待下一数据点的计算。
[0032] 优选地，所述的将所述新增数据点对应的动态趋势度值和预先设定的动态趋势度 值判定域值进行比较，根据比较结果和分割点信息共同判定是否对所述电力系统进行继电 保护处理，包括：
[0033] 当新增数据点被判定为分割点，则保护启动元件出口动作；当新增数据点判定非 分割点，则保护启动元件不出口；
[0034] 当所述新增数据点被判定为分割点后，判断该分割点是否具有间隔连续性特征， 即判断该分割点之前第二点是否为分割点，或等待判断该点之后第二点是否为分割点，如 两种判断任一为是，则判定为采样坏值情况，发出告警并闭锁保护启动出口；如否，则确认 为非采样坏值情况，则开放保护启动出口；
[0035] 当开放保护启动出口后，进行保护元件的判定，设预先设定的动态趋势度值判定 域值为b zd，当所述分割点的动态趋势度值的绝对值大于所述动态趋势度值判定域值bzd，则 判定保护元件出口，需要对所述电力系统进行继电保护处理，当所述分割点的动态趋势度 值的绝对值不大于所述动态趋势度值判定域值b zd，则判定保护元件不出口，不需要对所述 电力系统进行继电保护处理。
[0036] 根据本发明的另一个方面，提供了一种基于动态趋势度分析的继电保护判据装 置，包括：
[0037] 初始分析模块，用于对电力系统中采样的工频动态数据流中的数据段进行分析， 从所述数据段的起始点形成初始的数据序列矩阵和时间变量矩阵；
[0038] 新增数据点的动态趋势度值计算模块，用于在接收到所述动态数据流中的新增数 据点后，根据所述新数据点和所述起始点之间的时间间隔，利用所述初始的数据序列矩阵 和时间变量矩阵通过迭代运算计算出所述新增数据点对应的动态趋势度值；
[0039] 数据分割点判断模块，用于通过迭代计算RSS和TSS，得到所述新增数据点X (ts. n+1)的平方相关系数r2;根据平方化r检验规则判断所述新增数据点x(ts. n+1)是否为分割数 据点；
[0040] 继电保护判断模块，用于将分割点信息进行保护启动判断和坏值判断，同时用于 将所述新增数据点对应的动态趋势度值和预先设定的动态趋势度值判定域值进行比较，根 据两者判断结果共同判定是否对所述电力系统进行继电保护处理。
[0041] 优选地，所述的初始分析模块，用于对所述电力系统中采样的工频动态数据流中 的任意数据段，从数据段的起始点开始分析，形成数据序列矩阵x s.n和时间变量矩阵U s.n;
[0044] η为当前数据段所含数据的总数，ts.n为当前时刻，t s.i为当前数据段第一个数据对 应的时刻，T为矩阵转置数学运算符号。
[0045] 优选地，所述的新增数据点的动态趋势度值计算模块，用于完成下述处理步骤：
[0046] 步骤A、在接收到所述动态数据流中数据段的新增数据点X (ts.n+1)后，判断所述新 增数据点X (ts.n+1)的上一个数据点是否为分割数据点，如果是，则执行步骤B ;否则，执行步 骤C ;
[0047] 步骤B、所述分割数据点、新增数据点x(ts.n+1)组成新数据段，对所述分割数据点、 新增数据点进行线性插值计算：
[0049] ^为第i个数据段的第二点回归系数矩阵，Xu为仅有前两个样本点的数据序列 矩阵，Ui.2为对应的时间变量矩阵；
[0050] 将所述线性插值计算的计算结果久2作为所述新增数据点X (ts.n+1)的动态趋势度， 重新计算所述新数据段的初始的数据序列矩阵和时间变量矩阵，等待下一数据点的计算；
[0051] 步骤C、根据所述新增数据点X(U形成时间增量矩阵队+1;
[0054] 其中Ps.n= U s.nTUs.n，s为当前数据段的编号，η为当前数据段所含数据的总数，t s. n为当前时刻，ts.n+1为新增数据点对应的时刻，为时刻ts. n对应数据的动态趋势度值， Ms.,,为动态趋势度迭代量；
[0055] 计算所述数据段的动态趋势度的迭代量，得到所述新增数据点x(ts.n+1)的动态趋 势度值久,,+P
[0056] 优选地，所述的装置还包括：
[0057] 数据分割点判断模块，用于通过迭代计算RSS和TSS，得到所述新增数据点X (ts. n+1)的平方相关系数r2;
[0059] En为元素个数为η的单列矩阵，且元素值均为1 ;足为数据序列Xs.n所含数据的 均值；