[發(fā)明專利]基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號(hào)識(shí)別方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810996900.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN109375051B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡列翔;趙光靜;王增平;韓志軍;張亞剛;馬靜;裘愉濤;陸承宇;王松;戚宣威;吳佳毅;孟繁岐;梁嘉娣;汪冬輝;孫文文;阮黎翔;丁峰;陳明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司;華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/08
• 分類號(hào): G01R31/08
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

1.基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，包括：

提取直流輸電系統(tǒng)暫態(tài)信號(hào)并進(jìn)行小波變換，計(jì)算小波奇異熵，對(duì)頻譜密度之比進(jìn)行判定，識(shí)別故障信號(hào)、繞擊干擾信號(hào)和反擊干擾信號(hào)；根據(jù)錄波數(shù)據(jù)能量分布系數(shù)進(jìn)行判定，識(shí)別普通短路故障信號(hào)和雷擊故障信號(hào)；

所述的提取直流輸電系統(tǒng)暫態(tài)信號(hào)：利用保護(hù)安裝處測(cè)得的正、負(fù)兩極電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行Karenbauer相模變換進(jìn)行電磁解耦，取線模電壓與正極軸線電壓差的標(biāo)幺值進(jìn)行暫態(tài)分析；

所述的計(jì)算小波奇異熵及對(duì)頻譜密度之比進(jìn)行判定：基于小波變換求取暫態(tài)信號(hào)突變時(shí)刻前、后一個(gè)數(shù)據(jù)窗內(nèi)的小波奇異熵之和，利用其比值刻畫暫態(tài)信號(hào)在突變時(shí)刻前、后頻譜密度的衰減程度；

所述根據(jù)錄波數(shù)據(jù)能量分布系數(shù)進(jìn)行判定：基于多尺度小波變換，對(duì)所選取的暫態(tài)電壓劃分時(shí)間段，分別求得不同時(shí)間段內(nèi)不同尺度的小波能量，建立反映暫態(tài)信號(hào)時(shí)頻能量分布特征的小波能譜矩陣；定義暫態(tài)信號(hào)小波變換后高、低頻段的能量分布系數(shù)，作為暫態(tài)信號(hào)能譜衰減特征的特征量，構(gòu)造判據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，所述的提取直流輸電系統(tǒng)暫態(tài)信號(hào)中，進(jìn)行電磁解耦的公式如下：

取線模電壓與正極軸線電壓差的標(biāo)幺值進(jìn)行暫態(tài)分析，即：

式中：u₊(t)為正極電壓；u_-(t)為負(fù)極電壓；U₊為正極軸線電壓；u_m0為解耦后的零模電壓；u_m1為解耦后的線模電壓；S^-1為Karenbauer相模變換矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，設(shè)置采樣頻率為20kHz，選用db4小波，移動(dòng)窗參數(shù)α＝50，步長δ＝1進(jìn)行小波奇異熵的計(jì)算：

取

式中：和分別為檢測(cè)到暫態(tài)信號(hào)突變時(shí)刻前、后一個(gè)數(shù)據(jù)窗內(nèi)的小波奇異熵之和，按上式計(jì)算的k值表明暫態(tài)信號(hào)在突變時(shí)刻前、后兩個(gè)數(shù)據(jù)窗內(nèi)頻譜密度的衰減程度，作為故障判據(jù)的特征量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，暫態(tài)信號(hào)識(shí)別判據(jù)設(shè)定為如下式所示：

k＞k_set1，k＜k_set2，

式中，k_set1、k_set2均為設(shè)定值；當(dāng)滿足k＞k_set1時(shí)，識(shí)別為繞擊干擾信號(hào)；滿足k＜k_set2時(shí)，識(shí)別為反擊干擾信號(hào)；否則，識(shí)別為故障信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，k_set1為5.5，k_set2為2.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，對(duì)選取的暫態(tài)電壓u(t)進(jìn)行小波變換分析，在時(shí)域上將信號(hào)劃分成i個(gè)時(shí)間段，第j尺度上第i個(gè)時(shí)間段內(nèi)的小波能量表示如下式：

式中：i₁、i_N分別為第i個(gè)時(shí)間段起始與結(jié)束序列點(diǎn)；d_j(k)為第j尺度小波變換系數(shù)；為第j尺度上第i個(gè)時(shí)間段上的小波能量。

建立反映暫態(tài)信號(hào)時(shí)頻能量分布特征的小波能譜矩陣E，如下式所示：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，選取5ms內(nèi)的暫態(tài)電壓u(t)進(jìn)行6尺度小波變換，在時(shí)域上劃分成5個(gè)時(shí)間段，即每1ms為一個(gè)時(shí)間段。