基于相似度投票的牵引供电系统CT隐藏故障在线诊断.pdf

第４１卷第２３期２０１３年ｌ２月１口电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｏ１．４１Ｎｏ．２３Ｄｅｃ．１．２０１３基于相似度投票的牵引供电系统ＣＴ隐藏故障在线诊断张毓格，陈双。，韩正庆，高仕斌（１．西南交通大学电气工程学院，四川成都６１００３１；２．国网成都供电公司，四川成都６１００４１３．９）１ｌ省电力公司建设管理中心，四川成都６１００２１）摘要：电流互感器（ＣＴ）的隐藏故障特征十分微弱，影响计量及保护设备性能，在系统出现故障或压力时容易导致系统连锁故障甚至崩溃，为及时发现ｃＴ隐藏故障并预警，需要对其进行在线诊断。现有文献的故障诊断方法均需要提取故障后特征信息，不适用于隐藏故障分析。基于此，首先根据基尔霍夫电流定律联系牵引供电系统拓扑中各支路ＣＹ之间的电流约束关系建立关联矩阵，得到各ｃＴ解析电流值；再利用解析值与实测值相似系数受隐藏故障的影响规律建立投票规则实现ｃＴ隐藏故障在线诊断。本方法无需额外增加测量设备，仿真结果不受牵引供电系统负荷电流变化大的影响，同时对投票中的阈值选取要求不高。关键词：牵引供电系统；互感器；隐藏故障；关联矩阵；相似度投票；在线诊断ＯｎｌｉｎｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆＣＴｈｉｄｄｅｎｆａｕｌｔｉｎｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｖｏｔｅ—‘’’ＺＨＡＮＧＹｕｇｅ２ＣＨＥＮＳｈｕａｎｇ，ＨＡＮＺｈｅｎｇ－ｑｉｎｇ，ＧＡＯＳｈｉ－ｂｉｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＣｈｅｎｇｄｕＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００４１，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒｏｆＳｉｃｈｕａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｈｉｄｄｅｎｆａｕｌｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｆＣＴ１ａｒｅｖｅｒｙｗｅａｋ，ｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｅａｓｉｌｙｌｅａｄｓｔｏａｃａｓｃａｄｉｎｇｆａｉｌｕｒｅｏｒｅｖｅｎｃｒａｓｈｗｈｅｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｆａｕｌｔｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅ．ＩｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｍａｋｅｏｎｌｉｎｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｆｏｒｔｉｍｅｌｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＣＴｈｉｄｄｅｎｆａｕｌｔａｎｄｐｒｅ－ｗａｒｎｉｎｇ．Ｔｈｅｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｒｅｑｕｉｒｅｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｆｔｅｒａｆａｕｌｔｏｃｃｕｒｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｎｏｔａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｔｈｅｈｉｄｄｅｎｆａｕｌｔａｎａｌｙｓｉｓ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＫｉｒｃｈｈｏｆｆｓｃｕｒｒｅｎｔｌａｗ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇＣＴｏｆｂｒａｎｃｈｅｓｉｎｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ，ＣＴａｓｓｏｃｉａｔｅｄｍａｔｒｉｘｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄｔｏｇｅｔｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｖａｌｕｅｆｒｏｍｅｖｅｒｙＣＴ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｌａｗｏｆｈｉｄｄｅｎｆａｕｌｔｏｎｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｖａｌｕｅａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅ，ｔｈｅｖｏｔｉｎｇｒｕｌｅｓａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅＣＴｈｉｄｄｅｎｆａｕｌｔｏｎｌｉｎｅｄｉａｇｎｏｓｉｓ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｄｏｅｓｎｏｔｎｅｅｄａｄｄｉｔｉｏｎａｌｍｅａｓｕｒｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｎｏｔａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｌｏａｄｃｕｒｒｅｎｔｃｈａｎｇｅｉｎｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｖｏｔｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｓｕｎｄｅｍａｎｄｉｎｇ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５０９０７０５５ａｎｄＮｏ．Ｕ１１３４２０５）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｈｉｄｄｅｎｆａｕｌｔ；ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｍａｔｒｉｘ；ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｖｏｔｅ；ｏｎｌｉｎｅｄｉａｇｎｏｓｉｓ中图分类号：ＴＭ７７１文献标识码：Ａ———文章编号：１６７４３４１５（２０１３）２３０１２６０６０引言当电气元件因老化出现微弱故障特征或错误配置时，在系统正常运行时难以显现，但己进入一种病态运行状态，具有触发性和累积效应，对这种己基金项目：国家自然科学基金（５Ｏ９０７０５５，Ｕｌ１３４２０５）；四川省科技支撑计划（２０１１ＧＺ００７９）；铁道部科技研究开发计划（２０ｌ１Ｊ０２３－Ｃ）；中央高校基本科研业务费专项资金（ＳＷＪＴＵ１２ＣＸ０２８）存在但还未显现的故障定义为隐藏故障【Ｊｊ。牵引供电系统的一次设备和二次设各都可能存在隐藏故障。对于变压器、电缆头、断路器等一次设备的隐藏故障，可以通过对监测油中的气体分析判断变压器老化程度Ｌ２Ｊ，通过检测电缆头的温度预警故障ｌ３］，通过分析断路器开断时的开断电流、开断次数估计断路器的剩余电寿命等ｌ４Ｊ。我国牵引供电系统针对一次设备电气性能的在线监测已有比较成熟的解决方案，与之相比，二次设备的状态监测及隐藏故障诊断还未引起足够的重视。张毓格，等基于相似度投票的牵引供电系统ＣＴ隐藏故障在线诊断．１２７一电流互感器ＣＴ是作为电力计量、保护装置的重要二次设备，因此其准确、稳定的传遍特性对系统的监视、测量、保护等至关重要。目前广泛应用的电磁感应式ＣＴ易发生二次侧线缆老化、铁芯稳态饱和、漂移偏差等情况，引起ＣＴ二次侧电流波形失真，影响保护装置的动作灵敏度和作用范围，严重时会使保护装置错误动作，为牵引供电系统留下安全隐患［・。现有文献常用的以故障后特征为故障诊断的方法难以实现对ＣＴ隐藏故障的识别。文献［８］利用站间协同诊断方法识￣ＩＪＣＴ故障时利用小波分析检测微弱的突变信号，但小波的高分辨率特性不适用于检测长期存在并累积变化的隐藏故障，难以实现ＣＴ在线诊断。文献【９］通过构造系统关联矩阵得￣ＩＪＣＴ之间的解析冗余关系，再根据解析值和实测值的残差判断实现ＣＴ容错控制，但文中采用的残差法容易受系统运行方式影响，对各节点电流信息的时间同步要求较高，同时合理阈值的选取也较困难。本文由文献［９］对ＣＴ关联矩阵构造规则出发，考虑牵引变压器原次边的电流转换关系，根据各支路电流约束关系建立关联矩阵，得到与各ＣＴ的实测值及其解析值，通过计算两者的相似系数，利用相似度投票规则实现牵引供电系统的ＣＴ隐藏故障在线诊断。１ＣＴ关联矩阵的构造对于ＣＴ隐藏故障的识别，可采用基尔霍夫电流定律对各支路ＣＴ二次侧电流之间的制约关系来判断。为了从整体角度对ＣＴ之间的关联关系进行描述，以各支路ＣＴ为节点，建立系统的拓扑结构，同时考虑各ＣＴ的潮流流向，定义功率流出的点为父节点，反之为子节点。拓扑结构矩阵ｃ为ＮｘＮ的矩阵，如式（１）所示。…ｆＣｉｌＣｉ１ｃ。ｌ．ｊｌ）。…／其中，若节点是节点ｉ的子节点，则ｃｏ．＝１，否则，＝０。由于拓扑结构矩阵ｃ根据潮流流向定义子父节点，无法描述系统末端ＣＴ的连接关系，对于没有子节点的末端ｉ，采用末端节点连接矩阵描述为ｆ１，末端节点ｉ与节向相连，且为ｉ的父节点＝｛一１，末端节点ｉ与节点，相连，且不为ｉ的父节点１０，末端节点ｉ与节点，不相连（２）构造关联矩阵Ｇ为…ｆＣｌ。＋巨Ｃｌ＋Ｅ１Ｇ＿ｃ＋Ｉ。．Ｉ（３）…十。＋巨Ｊ则Ｇ能够全面反应系统中所有ＣＴ的关联关系。…由各ＣＴ实测值Ｉ＝［ｉｌ，ｆ２，ｉ３，，ｉＮ］，利用关联矩阵Ｇ可得各ＣＴ的解析值Ｉ＝ＧｘＩ，则每一个ＣＴ的解析值Ｊ和其实测值Ｊ均构成解析冗余。２相似度投票规则２．１波形相关系数相关系数是以两矢量方向是否相近作为考虑的基础。其相关性实际上比较的是由采样值组成曲线的综合曲率，即弯曲程度，对波形进行相似度的判别们。因此，本文尝试用相关系数来考察同一时间窗，内各ＣＴ实测电流值及其对应解析值的相似程度，包含相位关系和幅值信息。设某一电流互感器…ＣＴ．的实测值和解析值分别为Ｉ．［ｉｌ，ｆ２，ｉ３，，］、，，…，，］，则定义ＣＴ．的波形相关系数为ｌｌ一ｌＥ（。）一Ｅ（）Ｅ（）Ｉ，√～Ｊｘ／Ｅ（Ｉ２）一Ｅ２（）Ｅ（）一Ｅ（）Ｉ式中，Ｅｆ．１表示・的期望。的取值为Ｏ～１，由上式定义可知其涉及到２个不同信号的乘积，若２个信号波形相似程度高，“”则具有放大作用；若２个信号相似程度低，则“”具有缩小作用，对其归一化后得到的相关系数便能直观反应这种相似程度，Ｐ越大，２个信号波形越相似。当＝ｌ，表明ＣＴ的实测值和解析值向．量完全相关（相同），该ＣＴ正常运行；而当越趋近于０，则表明该电流互感器出现隐藏故障的可能性越大。时间窗．，随时间轴移动，则ＣＴｏ的相关系数为关于时问的函数（ｆ），其刻画了各ＣＴ的波形相似系数沿时间的变化规律，以实现其隐藏故障的在线监控。２．２相似度投票若没有互感器出现隐藏故障，则ＣＴ的相关系。数近似为１，若相关系数下降明显，则表明ＣＴ本．身的实测值出现了畸变或者构成ＣＴ解析值的关联．电力系统保护与控制ＣＴ电流值出现了畸变。可知当某一ＣＴ实测值出现畸变时，其本身的相关系数自然会受影响；若该ＣＴ存在于其他ＣＴ的解析表达式中，则受关联的其他ＣＴ相关系数也会变化，该ＣＴ和其他ＣＴ互称为关联ＣＴ。因此当某一ＣＴ出现隐藏故障时，受到影响的ＣＴ相关系数至少为２个，现设置投票向量：…ＣＴ：［Ｓ。、Ｓ２、、］，向量元素对应ＣＴ．的投票权重。为增加区分度以迅速分辨出现隐藏故障的ＣＴ，设定两个阈值￡、￡（岛＜￡＜１）。当某一ＣＴ相关系数高于￡时，视为该ＣＴ及其关联ＣＴ均无隐藏故障，投票权重为０；低于阈值￡而高于￡时，则投票权重为１，低于￡时，投票权重为２。２．３隐藏故障诊断流程由以上步骤得到每一个ＣＴ的投票计数向量…ＣＴ：ＩＳ、、、】，将计数向量相加，即＝……ｌ＋Ｓ２＋＋Ｓｒａｍ＝１，２，，１７（５）若在中存在最大值，则ｃＴ为存在隐藏故障的电流互感器。同时为了消除系统噪声引起的相关系数波动，经过大量仿真实验，比较相关系数和阈值￡、￡大小时需要持续满足，时间，得到ＣＴ隐藏故障诊断流程如图１所示。图１ＣＴ隐藏故障诊断流程图Ｆｉｇ．１ＣＴｈｉｄｄｅｎｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｆｌｏｗｃｈａｒｔ３仿真实验当诊断出ＣＴ出现隐藏故障时，应及时排除，因此，本文不考虑在系统发生故障后的ＣＴ隐藏故障识别。同时两个或两个以上ＣＴ同时出现隐藏故障的概率很小，因此认为系统至多有一个ＣＴ存在隐藏故障。建立基于ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ的ＡＴ牵引供电系统仿真模型如图２所示。采用对称三相电源为牵引负荷提供１１０ｋＶ电压，牵引变压器变比为１１０ｋＶ／２×２７．５ｋＶ，利用两个单相双绕组变压器并联组成Ｖ厂Ｖ接线，同时将单相变压器原次边绕组串联抽出另一次边，形成ＡＴ自耦变压器。牵引网悬挂系统根据对称等效为相互平行的三条导体：接触线（Ｃ）、正馈线（Ｆ）、钢轨（Ｒ）。各导体的等效单位长度自阻抗和线间电容参见文献［１１］。由于本文只考虑各ＣＴ二次侧电流，对电力机车等效为电流源并联阻抗的恒功率模型，适用于对系统外特性的研究。电流互感器分别安装在牵引变压器一次侧三相进线ＣＴ、ＣＴｂ、ＣＴ。，二次侧两条出线ＣＴ１１、ＣＴ１２，公共接地线ＣＴｌ（），两路馈线及接触线ＣＴＣＴＣＴ２３、ＣＴ２４，仿真中ＣＴ模型选择能精确模拟铁芯非线性铁磁饱和特性的Ｊｉｌｅｓ．Ａｔｈｅｒｔｏｎ（ＪＡ）模型。图２中，为各ＣＴ一次侧电流，为对应二次侧实测值。此处为简化计算，设置各电流互感器变比相同，实际应用中需将电流归一化到同一侧进行比较。根据第１节对关联矩阵的定义，构造ＣＴ实测值向量Ｉ＝［１１１，Ｉ１２，Ｉ１ｏ，Ｉ１３，Ｉ１４，Ｉ２３，Ｉ２４，Ｉ，Ｉｂ，Ｉｃ］，同时已知Ｖ／Ｖ接线牵引变压器原次边电流转化关系为Ｃ＝㈦式中，Ｋ为变压器变比，为１１０／２ｘ２７．５＝２。（７）。。。：。。张毓格，等基于相似度投票的牵引供电系统ＣＴ隐藏故障在线诊断Ｅ＝图２基于ＰＳＣＡＤ的ｖ／ｖ接线ＡＴ牵引变供电系统仿真模型Ｆｉｇ．２ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎＰＳＣＡＤｆｏｒＶ／ＶｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆＡＴｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ末端节点连接矩阵为０００００００００Ｏ００——１１００００１０００００—０１０００１—０１００１０—１００１００００００００００００００００００００则各ＣＴ的解析表达式为Ｉ＝ｆＣ＋Ｅ）ｘＩ＝一０．５×（Ｉｌｌ＋Ｉｌ２）０．５ｘＩｔ２，：Ｉ（８）（９）本仿真模型采样频率为１０ｋＨｚ，闽值Ｅｌ＝０．９５，＝０．９，时间窗取一个工频周波，即２００个采样点。当无ＣＴ出现隐藏故障，突然增大负荷时，本方法应不受波动电流影响。目前我国采用的交直交型动车组最高牵引功率为２４８００ｋＷ［］，这里采用２５０００ｋＷ恒功率机车模型，在３Ｓ时于左臂１０ｋｍ处投入系统，功率因数取０．９５，及电流如图３所示。ｓ’图３突然投入大功率负荷时的，ｌｌ电流波动Ｆｉｇ．３ＣｕｒｒｅｎｔＩｌ３ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｗｈｅｎｒｅｃｅｉｖｉｎｇｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌｏａｄ各ＣＴ相关系数Ｐ随时间的变换关系如图４所示，为方便识别，纵轴值本文统一为：１．相关系数。图４中所有相关系数Ｐ在投入机车负荷前后均大于０．９５，即１一ｐ＜０．０５，根据诊断流程，应继续观察各相关系数变化，结果为未发现隐藏故障。实际系统运行时不会出现在某处突然增大整车负荷的情况，验证本方法能适应牵引供电系统负荷电流波动性大的特点。环境恶劣及温度变化通常引起ＣＴ出现漂移偏差，较易分辨＿８］，而ＣＴ开始老化时通常先导致二次侧连接电缆阻抗增大使输出电流开始畸变，此时为ＣＴ隐藏故障初期，不易发现，现验证本方法对ＣＴ二次电流微弱畸变的适应性。０００００００Ｏ００００００００００００００００００００Ｏ０００Ｏ０００００Ｏ乇吒＋＋＋一一一一×．１３Ｏ一电力系统保护与控制图４突然投入大功率负荷时的各相关系数Ｆｉｇ．４Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｈｅｎｒｅｃｅｉｖｉｎｇｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌｏａｄ通过增大ｃ。的二次侧阻抗值到５Ｑ来模拟电流互感器老化情况，如图５所示。ｓ图５ｃ．二次电缆阻抗为５Ｑ时输出电流，．变化情况Ｆｉｇ．５ＯｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔＩｌ１ｃｈａｎｇｅｓｗｈｅｎＣＴＩＩｓｅｃｏｎｄａｒｙｃａｂｌｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｏ５Ｑ此时各ＣＴ相关系数变化情况如图６所示。图６ＣＴＩ。二次电缆阻抗为５Ｑ时各相关系数变化情况Ｆｉｇ．６ＳｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｈａｎｇｅｓｗｈｅｎＣＴＩ１ｓｅｃｏｎｄａｒｙｃａｂｌｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｏ５Ｑ由图６可看出，存在于同一ｒｗ内，和Ｐ小于０．９５且大于０．９（０．１＞１一Ｐ＞０．０５），根据解析式（９）得ｌＩｉ３＝Ｉ１１一Ｉ２４Ｉ，２４Ｉ１１一Ｉ１３根据诊断流程，取Ｓｌ＿３、¨、ｌｌ１、Ｓ：：、Ｓ２４、Ｓｌ３ｌ２４为１，得ＩＣＴ，：［１００１００１０００】ｌｃ＇ｒ２：［１００１００１０００】不存在ｍａｘ（Ｓ￣．、Ｓ￥２４），故无法准确判断ＣＴ，、ＣＴ，、ＣＴ２哪个出现了隐藏故障，该三个电流互感器均为怀疑对象。当增大ＣＴ，．的二次侧阻抗值到７Ｑ时，各相关系数变化情况如图７所示。图７ＣＴＩ二次电缆阻抗为７Ｑ时各相关系数变化情况Ｆｉｇ．７ＳｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｈａｎｇｅｓｗｈｅｎＣＴＩ１ｓｅｃｏｎｄａｒｙｃａｂｌｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｏ７Ｑ由图７可看出，存在于同一Ｔ内，Ｐｌ和小于０．９（１一Ｐ＞０．１），Ｐ，．和小于０．９５且大于０．９（０．１＞１一Ｐ＞０．０５），根据诊断流程，同理得ｃ３：【２００２００２０００】ｃｘ２４：［２００２００２０００］ＣＴ，１：［１００１００１０００］ＣＴａ：［１００００００ｌ００］存在Ｓ】ｌ＝６＝ｍａｘ（Ｓｌ】、ＳＳ２４、Ｓａ），即ＣＴＩｌ存在隐藏故障。此时，若阈值￡取值偏大，致使投票权重为２的值变为１，不影响结果；根据对ＣＴ二次侧电流值准确度要求，合理设置￡值改变诊断敏感度，即可满足对存在隐藏故障ＣＴ的在线及时预警。４结论本文根据电流互感器的隐藏故障具有演变特性且难以发现的特点，利用相似度投票的方法对隐藏故障的发生范围进行判断，为互感器检测查修提５０５¨纂峨－Ｉ张毓格，等基于相似度投票的牵引供电系统ＣＴ隐藏故障在线诊断供有益参考。本方法有以下特点：（１）本文考虑不同牵引变压器原次边电流变换规则，构造系统关联矩阵得到各ＣＴ解析值，仅利用各支路电流信息，无需额外增加电气设备。（２）利用相关系数比较波形相似度物理意义明确，相对文献［９］的残差法能较好地适应牵引供电系统负荷电流波动频繁的特点，相似系数计算对系统噪声和时间同步误差也有较好的容耐度。（３）根据投票规则，通过比较各互感器的票数能确定隐藏故障范围，同时随隐藏故障累积，被怀疑的互感器票数将不同程度增长，能最终定位发生隐藏故障的ＣＴ。参考文献［１］熊小伏，王胜涛，孙鑫，等．一种基于小波的继电保护启动元件性能监测方法［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（２４）：４３－４７．—ＸＩＯＮＧＸｉａｏｆｕ，ＷＡＮＧＳｈｅｎｇ－ｔａｏ，ＳＵＮＸｉｎ，ｅｔａ１．Ａｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｒｅｌａｙｓｔａｒｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（２４）：４３・４７．［２］廖瑞金，周欣，杨丽君，等．变压器油中水分对糠醛扩散及分布影响的分子动力学研究『Ｊ１．高电压技术，２０１１，３７（６）：１３２１－１３２８．ＬＩＡＯＲｕｉ－ｊｉｎ，ＺＨＯＵＸｉｎ，ＹＡＮＧＬｉ－ｊｕｎ，ｅｔａ１．Ｉｍｐａｃｔｓｏｆｗａｔｅｒｗｉｔｈｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌｏｎｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｕｒｆｕｒａｌｂｙｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓ［Ｊ］．ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，３７（６）：１３２１．１３２８．［３］罗涛，陈民铀，曾灿．电力电缆安全监测中温度场和电场数值关系分析［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，—３８（５）：２０２４．—ＬＵＯＴａｏ，ＣＨＥＮＭｉｎｙｏｕ，ＺＥＮＧＣａｎ．Ｓｔｕｄｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｉｎｐｏｗｅｒｃａｂｌｅｓｓａｆｅｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（５）：２０２４．［４］王鹏，张军，余泳，等．一种新型断路器电寿命在线监测系统［Ｊ】．电力系统自动化，２００９，３３（１７１：１０９．１１５．ＷＡＮＧＰｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｕｎ，ＹＵＹｏｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｄｕｒａｎｃｅｏｆｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００９，３３（１７）：１０９－１１５．［５］朱林，段献忠，苏盛，等．基于证据理论的数字化变电站继电保护容错方法［Ｊ］．电工技术学报，２０１１，２６（１）：１５４．１６１．ＺＨＵＬｉｎ，ＤＵＡＮＸｉａｎ－ｚｈｏｎｇ，ＳＵＳｈｅｎｇ，ｅｔａ１．Ｅｖｉｄｅｎｃｅｔｈｅｏｒｙｂａｓｅｄｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｒｅｌａｙｓｉｎｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ—Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（１）：１５４１６１．［６］季涛．利用电磁式电压互感器实现小电流接地系统行波故障定位和选相［Ｊ］．电工技术学报，２０１２，２７（８）：１７２．１７８ＪＩＴａｏ．Ｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｆａｕｌｔｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｆａｕｌｔｐｈａｓｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｅｌｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅｓｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｖｏｌｔａｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｎｅｕ￣ａｌｎｏｎ．ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｇｒｏｕｎｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１２，２７（８）：１７２．１７８．［７］童悦，李红斌，张明明，等．一种全数字化高压电流互感器在线校验系统【Ｊ］＿电工技术学报，２０１０，２５（８）：５９．６４．８４．——ＴＯＮＧＹｕｅ，ＬＩＨｏｎｇｂｉｎ，ＺＨＡＮＧＭｉｎｇｍｉｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎａｌ１．．ｄｉｇｉｔａｌｏｎ．．１ｉｎｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０ｌ０，２５（８）：５９．６４，８４．［８］熊小伏，杨雪东，刘年．基于站间信息的电子式互感器故障协同诊断方法［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１２，—４０（２ｎ：８０８９．Ｘ１０ＮＧＸｉａｏ．ｆｕ．ＹＡＮＧＸｕｅ．ｄｕｎｇ．ＬＩＵＮｉａｎ．Ａｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ—ｆａｕｌｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＩＪ１．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ。２０１２，４０（２１）：８０．８９．［９］程宏波，罗杰，王勋，等．一种基于解析冗余的互感器故障的检测及容错方法ｆＪ１．电力系统保护与控制，２０１１．３９（２３）：６９．７３．—ＣＨＥＮＧＨｏｎｇｂｏ，ＬＵＯＪｉｅ，ＷＡＮＧＸＨａ，ｅｔａ１．Ａｎｏｖｅｌ’ｍｅｍｏｄｆｏｒｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ仃ａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｆａｕｌｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｏｌｅｒａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｔｉｃａｌｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ。２０１１。３９（２３）：６９．７３．［１Ｏ］吕艳萍，刘亚东．应用数学形态学方法分析识别特高压线路雷击干扰［Ｊ］．高电压技术，２０１０，３６（１２）：２９４８．２９５３．ＬｎＹａｎ．ｐｉｎｇ．ＬＩＵＹａ－ｄｏｎｇ．ＮｅｗｓｃｈｅｍｅｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｌｉｇｈｔｎｉｎｇｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒＵＨＶｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓｕｓｉｎｇｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，—２０ｌ０．３６（１２）：２９４８２９５３．［１１］王奇，刘志刚，白玮莉，等．基于ＰｓｃＡＤ／ＥＭＴＤｃ的牵弓Ｉ供电系统仿真模型研究【Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９．３７（１６：３５．４５．—ＷＡＮＧＱｉ，ＬＩＵＺｈｉｇａｎｇ，ＢＡＩＷｅｉ－ｌｉ，ｅｔａ１．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｒａｃｔｉｏｎｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（１６１：３５．４５．［１２］张小瑜，吴俊勇．电气化铁路接入电力系统的电压等级问题［Ｊ］．电网技术，２００７，３１（７）：１２．１７．ＺＨＡＮＧＸｉａｏ－ｙｕＷＵＪｕｎ－ｙｏｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｖｏｌｔａｇｅｃｌａｓｓｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｔｏｂｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｉｆｉｅｄｒａｉｌｗａｙｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，３１（７）：１２．１７．收稿日期：２０１３－０２－２５；修回日期：２０１３－０５－１３作者简介：张毓格（１９８８－），女，硕士研究生，研究方向为牵引供—电系统仿真与隐藏故障分析；Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙｕｇｅ２９＠１６３．ｔｏｍ陈双（１９８７－），男，硕士研究生，研究方向为电力系统保护与ＳＮ￣Ｅ；韩正庆（１９７７一），男，博士，副教授，研究方向为继电保护与变电站综合自动化。