[發(fā)明專利]基于解析圖求解與SVM的小電流接地系統故障選線方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410028877.1
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103760464A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 王曉衛(wèi);魏向向;張濤;高杰;侯雅曉
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于解析圖求解與SVM的小電流接地系統故障選線方法，其特征在于，故障發(fā)生瞬間，判斷故障初相角是否屬于[90°，270°)，若故障初相角屬于[90°，270°)，應用EEMD(Ensemble?Empirical?Mode?Decomposition，集合經驗模態(tài)分解)對各分支線路故障時刻起1/6工頻周期的暫態(tài)零序電流進行分解，通過相關系數獲得零序特征電流，并對其進行Hilbert變換；然后，選取特征解析點，并分別求取虛相位特征角并構造虛相位特征角向量；最后，利用虛相位特征角向量訓練SVM₁(Support?Vector?Machine，支持向量機)分類器，輸入測試集，輸出選線結果。若初相角不屬于[90°，270°)，則利用同樣的方法求得在該故障初相角范圍內的虛相位特征角向量并訓練SVM₂分類器，輸入測試集，輸出選線結果。

2.根據權利要求1所述的基于解析圖求解與SVM的小電流接地系統故障選線方法，該方法具體步驟如下：

步驟1當小電流接地系統發(fā)生單相接地故障時，故障選線裝置立即啟動，判斷故障初相角δ是否屬于[90°，270°)，若此時的故障初相角δ屬于[90°，270°)，則進行以下步驟：

步驟①采用100KHz的采樣頻率記錄故障時刻起1/6工頻周期內各條分支線路暫態(tài)零序電流(k為分支線路的編號，k=1，2，...，q；n為采樣點，n=1，2，...，N)

步驟②將采集到的1/6工頻周期內第k條分支線路暫態(tài)零序電流進行EEMD分解，得到IMF分量h為IMF分量的編號，h=1，2，...U，U為分解得到的IMF分量組數。

步驟③遴選零序特征電流求取與原始暫態(tài)零序電流的相關系數利用相關系數最大的2組IMF分量和進行重構得到

求取相關系數的計算式如下：

αkh(1)=Σn=1N(ckh(1)(n)-c‾kh(1))(xk(1)(n)-x‾k(1))Σn=1N(ckh(1)(n)-c‾kh(1))Σn=1N(xk(1)(n)-x‾k(1))]]>

其中，為第k條暫態(tài)零序電流的平均值，為經EEMD分解后得到的第h組IMF分量的平均值。

零序特征電流的計算式如下：

ik(1)(n)=ckhmax1(1)(n)+ckhmax2(1)(n)]]>

步驟④對零序特征電流進行Hilbert變換，得到變換后的電流進而計算零序解析電流獲取解析點

零序解析電流的計算過程如下：

ikH(1)(n)=1π∫-∞+∞ik(1)(τ)n-τdτ]]>

zk(1)(n)=ik(1)(n)+jikH(1)(n)]]>

步驟⑤對Hilbert變換后的電流作一階差分，選出差分絕對值最大且零序特征電流最小的解析點，也即特征解析點

對作一階差分計算式如下：

d(1)(n)=ikH(1)(n)-ikH(1)(n+1)]]>

步驟⑥計算虛相位特征角構建虛相位特征角向量θ⁽¹⁾：求取各特征解析點所對應的虛相位特征角也即與解析原點G(p，0)構成的虛相位角φ_k，所求得的組成

虛相位特征角的計算式如下：

θk(1)=arctanikHt(1)(n)|p-ikt(1)(n)|]]>

步驟⑦訓練SVM₁分類器：在故障初相角δ∈[90°，270°)的范圍內，改變δ和接地電阻R的數值，求得C組虛相位特征角向量θ^(1），取L(L＜C)組θ⁽¹⁾訓練SVM₁分類器。訓練過程中，將輸出結果k設定為分支線路k故障，將輸出結果0設定為母線故障。

步驟⑧利用步驟⑦中剩余的C-L組虛相位特征角向量θ⁽¹⁾作為測試集，輸入SVM₁分類器中，當輸出結果為k時，判定為分支線路k故障，當輸出結果為0時，則判定母線故障。

步驟2若故障初相角δ不屬于[90°，270°)，則進行以下步驟：

步驟I采用100KHz的采樣頻率記錄故障時刻起1/6工頻周期內各條分支線路暫態(tài)零序電流

步驟II將采集到的1/6工頻周期內第k條分支線路暫態(tài)零序電流進行EEMD分解，得到IMF分量

步驟III遴選零序特征電流求取與原始暫態(tài)零序電流的相關系數利用相關系數最大與次大的2組IMF分量和進行重構得到

求取相關系數的計算式如下：

αkh(2)=Σn=1N(ckh(2)(n)-c‾kh(2))(xk(2)(n)-x‾k(2))Σn=1N(ckh(2)(n)-c‾kh(2))Σn=1N(xk(2)(n)-x‾k(2))]]>

其中，為第k條暫態(tài)零序電流的平均值，經EEMD分解后得到的第h組IMF分量的平均值。

零序特征電流的計算式如下：

ik(2)(n)=ckhmax1(2)(n)+ckhmax2(2)(n)]]>

步驟IV對零序特征電流進行Hilbert變換，得到變換后的電流進而計算零序解析電流獲取解析點

零序解析電流的計算過程如下：

ikH(2)(n)=1π∫-∞+∞ik(2)(τ)n-τdτ]]>

zk(2)(n)=ik(2)(n)+jikH(2)(n)]]>

步驟V對Hilbert變換后的電流作一階差分，選出差分絕對值最大且零序特征電流最小的解析點，也即特征解析點

對作一階差分計算式如下：

d(2)(n)=ikH(2)(n)-ikH(2)(n+1)]]>

步驟VI計算虛相位特征角構建虛相位特征角向量θ⁽²⁾：求取各特征解析點所對應的虛相位特征角也即與解析原點G(p，0)構成的虛相位角，所求得的組成

虛相位特征角計算式如下：

θk(2)=arctanikHt(2)(n)|p-ikt(2)(n)|]]>

步驟VII訓練SVM₂分類器：在故障初相角δ∈[0°，90°)∪[270°，360°]的范圍內，改變δ和接地電阻R的數值，求得C組虛相位特征角向量θ⁽²⁾，取L(L＜C)組θ⁽²⁾訓練SVM₂分類器；訓練過程中，將輸出結果k設定為分支線路k故障，將輸出結果0設定為母線故障。

步驟VIII利用步驟VII中剩余的C-L組虛相位特征角向量θ⁽²⁾作為測試集，輸入SVM₂分類器中，當輸出結果為k時，判定為分支線路k故障，當輸出結果為0時，則判定母線故障。

3.根據權利要求2所述的基于解析圖求解與SVM的小電流接地系統故障選線方法，其特征在于，所述步驟1之前，還需進行如下步驟：

步驟a：判斷小電流接地系統的零序電壓U₀(t)是否大于母線額定電壓U_n的0.15倍，當U₀(t)＞0.15U_n時，則執(zhí)行步驟b；當U₀(t)≤0.15U_n時，則返回步驟α。

步驟b：判斷電壓互感器是否斷線：當電壓互感器發(fā)生斷線時，則發(fā)出電壓互感器斷線警告信息；當電壓互感器沒有發(fā)生斷線時，則執(zhí)行步驟c。

步驟c：判斷消弧線圈是否發(fā)生串聯諧振：當發(fā)生串聯諧振時，則調節(jié)消弧線圈遠離諧振點以防止其發(fā)生串聯諧振；當消弧線圈沒有發(fā)生串聯諧振時，則判定小電流接地系統發(fā)生單相接地故障。