[發明專利]一種基于FastICA的小電流接地系統的單相接地故障的選線方法

有效

• 申請號: 201710538980.4
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107688135B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 夏遠洋;李嘯驄;張煥博
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 巢雄輝;汪治興

1.一種基于FastICA的小電流接地系統的單相接地故障的選線方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)對小電流接地系統設置m個觀測通道；m為觀測通道個數；

(2)通過觀測通道采集各條線路的零序電流觀測值；設零序電流觀測值為X_ij,其中，i為線路編號，i∈(1，n)，n為線路總數；j為觀測通道編號，j∈(1，m)，m為觀測通道個數；

(3)對第i條線路的零序電流觀測值X_ij進行FastICA分解，得出估計信號Y的各個分量Y_ij；

(4)利用下列公式對第i條線路的估計信號Y的各個分量Y_ij進行計算，得出故障時刻第i條線路估計信號Y的各個分量Y_ij對應的信號能量E_ij；

其中，t₀為積分開始的時刻；

(5)對各條線路估計信號Y的各個分量Y_ij對應的信號能量E_ij進行求和，得出各條線路的信號能量和E_i；

(6)比較各條線路的信號能量和E_i，找到其中的最大者Max{E_i}，對應的線路i即為故障線路，從而實現選線。

2.根據權利要求1所述的一種基于FastICA的小電流接地系統的單相接地故障的選線方法，其特征在于：所述FastICA分解的步驟如下：

(1)在發生接地故障時，設n個統計獨立的盲源電流信號S即{s_i}經過一個線性瞬時混合矩陣A得到電流觀測信號X，即：

X＝AS ②

其中，n為線路總數，S為盲源電流信號，A為信道傳輸矩陣，X為電流觀測信號；

(2)根據電流觀測信號X估算信道傳輸矩陣A的逆矩陣來恢復盲源電流信號S，設信道傳輸矩陣A的逆矩陣為W，盲源電流信號S的估計信號為Y，則：

W≈A^-1 ③

Y＝WX ④

其中，W為信號分離矩陣；

(3)得出分離矩陣W：

1)確定目標函數：以最大化負熵為目標函數：

其中，k_i是正常數；y是具有零均值和單位方差的輸出變量；v為一個具有零均值和單位方差的高斯隨機變量；G是一個非平方的非線性函數；

2)經牛頓法求解目標函數J(y)的最優解即得迭代公式：

其中，g為G的導數；g’為g的一階導數；w為分離矩陣W的行向量；

3)對w_n的歸一化處理：

4)根據式⑥重復進行迭代，逐一分離出W的各個分量，即得分離矩陣W；

(4)根據式④得出估計信號Y。

3.根據權利要求1所述的一種基于FastICA的小電流接地系統的單相接地故障的選線方法，其特征在于：判斷得出的的盲源電流信號S的估計信號Y是否正確的方法包括以下步驟：

(1)當得出盲源電流信號S的估計信號Y的向量y₁、y₂、…、y_m之間存在重復，則說明m＞n；則適當減小m重復進行測試，直至y₁、y₂、…、y_m之間不存在重復；m為觀測通道個數；n為線路總數；

(2)當得出盲源電流信號S的估計信號Y的向量y₁、y₂、…、y_m之間不存在重復，則說明m≤n；則適當增大m值重復進行測試，若盲源電流信號S的估計信號Y的向量y₁、y₂、…、y_m之間存在重復，則按照步驟(1)執行；若盲源電流信號S的估計信號Y的向量y₁、y₂、…、y_m之間不存在重復，則按照步驟(2)執行；

(3)重復進行以上步驟直至當m＝m₀時，m₀為正整數，盲源電流信號S的估計信號Y的向量y₁、y₂、…、y_m之間不存在重復；當m＝m₀+1時，盲源電流信號S的估計信號Y的向量y₁、y₂、…、y_m之間存在重復；則m＝n＝m₀；m₀表示觀測通道的個數為m₀個；

(4)當確認n＝m₀后，利用FastICA對電流觀測信號進行分解得出對應的分離矩陣W，即可得出正確的盲源電流信號S的估計信號Y。