[發明專利]一種基于歸一化標準差和小波熵的直流串聯電弧故障檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202111241161.6
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN114019321A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 袁棟;姜云龍;陳慶;袁宇波;魏星琦;楊景剛;張宸宇;劉瑞煌;葛雪峰;史明明
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張賞

1.一種基于歸一化標準差和小波熵的直流串聯電弧故障檢測方法，其特征在于，包括：

采集待測直流線路的電流信號；

對采集到的電流信號進行分幀并加窗；

計算當前幀信號的歸一化標準差和小波熵；

將當前幀信號的歸一化標準差和小波熵與各自的閾值進行比較，若超出閾值范圍則判定為發生直流串聯電弧故障，否則更新閾值進行下一幀信號的歸一化標準差和小波熵的計算及判斷，直至處理完所有幀信號。

2.根據權利要求1所述的一種基于歸一化標準差和小波熵的直流串聯電弧故障檢測方法，其特征在于，采集電流信號的采樣率不低于500kHz。

3.根據權利要求1所述的一種基于歸一化標準差和小波熵的直流串聯電弧故障檢測方法，其特征在于，所述對采集到的電流信號進行分幀，包括：

幀長取0.04×N_s，幀移取0.02×N_s，其中N_s為一次電流采樣的采樣數。

4.根據權利要求3所述的一種基于歸一化標準差和小波熵的直流串聯電弧故障檢測方法，其特征在于，選用漢寧窗函數對每幀信號進行加窗處理。

5.根據權利要求4所述的一種基于歸一化標準差和小波熵的直流串聯電弧故障檢測方法，其特征在于，

所述計算當前幀信號的歸一化標準差，包括：

s(n)＝S(n)ω(n)

其中，σ(n)為當前幀信號s(n)的歸一化標準差，為當前幀信號s(n)的均值，N_f為幀長，s(n)為當前幀信號，S(n)為未加窗前的當前幀信號；

計算當前幀信號的小波熵，包括：

對當前幀信號s(n)進行小波包分解，得到小波系數；

計算每組小波系數的能量：

其中，E_w(k)表示第k組小波系數的能量，w(m,k)為第k組小波系數，m＝1,2,…,M,k＝1,2,…,2^j，M為每組小波系數的長度，2^j為得到的小波系數組數，j為小波分解層數；

基于小波系數的能量計算當前幀信號s(n)的小波熵：

其中，H為當前幀信號s(n)的小波熵。

6.根據權利要求5所述的一種基于歸一化標準差和小波熵的直流串聯電弧故障檢測方法，其特征在于，對當前幀信號s(n)進行小波包分解，小波基函數選擇db8。

7.根據權利要求5所述的一種基于歸一化標準差和小波熵的直流串聯電弧故障檢測方法，其特征在于，前10幀信號不進行閾值比較，從第11幀信號開始，如果當前幀信號的歸一化標準差大于當前的歸一化標準差閾值且小波熵小于當前的小波熵閾值，則判定當前線路出現直流串聯電弧故障。

8.根據權利要求7所述的一種基于歸一化標準差和小波熵的直流串聯電弧故障檢測方法，其特征在于，歸一化標準差閾值和小波熵閾值計算如下：

初始化歸一化標準差閾值為：初始化小波熵閾值為：

其中，和分別為前10幀信號歸一化標準差和小波熵的均值；

從第11幀信號開始計算歸一化標準差閾值如下：

其中，為第i幀信號的歸一化標準差閾值，為第i-1幀信號的歸一化標準差閾值，σ_i為第i幀信號的歸一化標準差；

計算小波熵閾值如下：

其中，為第i幀信號的小波熵閾值，為第i-1幀信號的小波熵閾值，H_i為第i幀信號的小波熵。