改进DTW算法的接地故障波形聚类选线方法：基于互相关度分析

在现代电力系统中，谐振接地系统由于其结构简单、成本低等优点被广泛应用，然而，这类系统在遇到单相接地故障时，由于暂态零序电流的非线性和非平稳特性，使得故障线路与非故障线路之间的电流波形存在显著差异。传统的故障选线方法往往受到电流波形畸变和极性变化等因素的影响，难以准确识别故障线路。 本文提出了一种基于改进动态时间弯曲距离（DTW）的接地故障波形互相关度聚类选线方法。DTW是一种常用的序列匹配算法，用于处理非线性和非平稳的时间序列数据。在此基础上，作者对DTW算法进行了优化，以适应暂态零序电流这种特殊的信号特征。首先，计算各线路在发生故障后半个周期内的暂态零序电流幅值互相关系数矩阵（ACCM），这个矩阵反映了不同线路间电流幅度上的相似度。接着，考虑到电流极性的信息，引入暂态零序电流极性互相关系数矩阵（PCCM），两者结合形成综合互相关系数矩阵（CCCM），这个矩阵全面考虑了电流幅度和极性的变化关系。 然后，使用模糊C均值聚类（FCM）算法对综合互相关系数矩阵进行分析，FCM算法的优点在于它不需要预先设定阈值，能够自动识别出相似度最高的线路作为故障线路。这种方法在处理噪声干扰、两点接地、电弧故障以及采样不同步等复杂情况时，表现出了良好的鲁棒性，能够在实际工程应用中有效地选出故障线路，实现故障的快速定位。 通过仿真结果验证，该方法不受这些工程应用中可能出现的干扰因素影响，具有较高的选线精度和可靠性。这为谐振接地系统的故障选线提供了一种有效且实用的方法，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。同时，本文的研究也为后续的电力系统故障诊断和保护策略提供了新的思路和方向。