[發明專利]基于果蠅算法與隨機共振的行波信號處理方法

在審

• 申請號: 202110705564.5
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113625101A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 劉雨;陳文君;馬麗山;李春龍;張啟珍;祁明錄;白曉東;李鑫善;魏浩;陶富有;張利春;董順虎;丁元杰;汪海慧;鄭利民;趙亦菲;蘇盛
• 申請（專利權）人: 國網青海省電力公司果洛供電公司;國家電網有限公司;國網青海省電力公司;北京京投天信電力電子有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G06N3/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 韓紅莉

本發明公開了基于果蠅算法與隨機共振的行波信號處理方法，包括發生線路故障后，系統主站實時采集行波信號；基于果蠅算法的自適應隨機共振模型對行波信號進行處理，得到高信噪比的行波信號；利用行波提取方法對高信噪比的行波信號進行故障特征信息提取。本發明有效提高了強噪聲干擾下的行波信號的信噪比,便于準確檢測行波信號包含的故障特征信息。

技術領域

本發明涉及基于果蠅算法與隨機共振的行波信號處理方法，屬于信號處理技術領域。

背景技術

隨著經濟的發展，電力系統規模逐漸增大，網絡結構逐漸復雜，用戶對供電穩定的要求也越來越高。精確故障定位成為快速排除故障、提高系統暫態穩定性的重要保證。行波定位方法在配電網故障定位中有著廣泛應用。而行波信號的檢測準確度直接影響故障行波定位的準確性和行波保護的可靠性，行波信號的精確檢測技術成為行波定位與保護技術發展的關鍵。

配電網電壓等級低，容性設備等效電容的差異等使得配電網行波的幅值遠小于輸電網。當故障接地電阻高或故障初相角較小時，所產生的故障行波信號微弱，存在行波信號被噪聲淹沒的情況，這無疑增加了精確測量行波信號的難度。目前，有較多學者提出利用小波變換、希爾伯特-黃變化和變分模態分解等方法進行行波信號的提取，但在強噪聲干擾下具有一定的局限性。而隨機共振可在噪聲和特征信號間產生協同效應，降低噪聲，增加故障特征信號能量，便于進行行波信號檢測。行波信號是一種瞬時突變信號，在隨機共振系統中無法形成穩定躍遷，僅有一個穩態點，為典型的單穩態隨機共振系統。上述的“單穩態隨機共振系統”是一種特殊的雙穩態隨機共振模型，仍具有阱內共振的特點。然而傳統隨機共振檢測系統中，系統參數大多是人為設置的，具有一定的偶然性，不能獲得系統的最優參數值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供基于果蠅算法與隨機共振的行波信號處理方法，采用果蠅算法對隨機共振參數進行尋優，然后采用尋優后的隨機共振模型對行波信號進行處理以得到較大信噪比的行波信號，便于行波信號故障特征信息的準確檢測。為達到上述目的，本發明提供基于果蠅算法與隨機共振的行波信號處理方法，包括：

發生線路故障后，系統主站實時采集行波信號；

基于果蠅算法的自適應隨機共振模型對行波信號進行處理，得到高信噪比的行波信號；

利用行波提取方法對高信噪比的行波信號進行故障特征信息提取。

優先地，構建基于果蠅算法的自適應隨機共振模型，包括：

構建單穩態隨機共振模型，公式為：

式中：y(t)為給定的輸入信號；δ(t)為噪聲信號；u(t)為不含噪聲的行波信號；a和b為設定的模型參數；x為單穩態隨機共振模型輸出信號，為單穩態隨機共振模型輸出信號對時間 t的導數；

在已知道y(t)、a、b和采樣頻率步長h的前提下，利用四階龍格庫塔法對x進行求解。

優先地，構建基于果蠅算法的自適應隨機共振模型，包括：

對單穩態隨機共振模型進行歸一化尺度變換，使之滿足隨機共振條件，變化后單穩態隨機共振模型為：

式中，z為歸一化尺度變換后單穩態隨機共振模型的輸出信號；

對于給定的輸入信號y(t)，不同的模型參數a和b產生不同隨機共振效應，為使得隨機共振效應最優，基于果蠅算法自適應調整參數a和b。

優先地，基于果蠅算法自適應調整參數a和b，包括：

基于果蠅算法自適應調整參數a和b，包括：