[發明專利]一種基于暫態量的單相接地故障分類方法及系統

在審

• 申請號: 202211238467.0
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115510916A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 李軼凡;孫鵬;黃少鋒;李慧;曲蘭蘭;鞏濟同
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 賈瑞華

1.一種基于暫態量的單相接地故障分類方法，其特征在于，所述分類方法包括：

獲取發生單相接地故障的故障線路的暫態信號；所述暫態信號為暫態電壓或暫態電流；

對所述暫態信號進行Clark變換，提取得到α模分量信號；

對所述α模分量信號進行廣義S變換，得到GST系數矩陣；所述GST系數矩陣的第j行第i列的GST系數包括所述α模分量信號在頻率j和時間點i下的幅值和相位信息；

基于所述GST系數矩陣計算得到故障特征；所述故障特征包括半波衰減均比、半波奇異值比和能譜熵；

以所述故障特征作為輸入，利用訓練好的貝葉斯分類器確定所述故障線路的單相接地故障類別；所述訓練好的貝葉斯分類器是以離線仿真得到的樣本故障特征為條件屬性，以離線仿真得到的樣本單相接地故障類別為類別屬性訓練得到的；所述單相接地故障類別包括高阻接地和低阻接地。

2.根據權利要求1所述的分類方法，其特征在于，所述半波衰減均比的計算公式為：

其中，W_δ為半波衰減均比；W_δj為GST系數矩陣第j行的半波衰減比；n為GST系數矩陣的總行數。

3.根據權利要求2所述的分類方法，其特征在于，當所述α模分量信號在頻率j單調衰減時，所述第j行的半波衰減比的計算公式為：

其中，G(j,T/4)為GST系數矩陣第j行第一個周波中T/4時間點處的GST系數；G(j,3T/4)為GST系數矩陣第j行第一個周波中3T/4時間點處的GST系數；

當所述α模分量信號在頻率j振蕩衰減時，所述第j行的半波衰減比的計算公式為：

其中，為GST系數矩陣第j行第一個周波中前半周波的峰值均值；為GST系數矩陣第j行第一個周波中后半周波的峰值均值。

4.根據權利要求1所述的分類方法，其特征在于，所述半波奇異值比的計算方法包括：

將所述GST系數矩陣按列進行平均劃分，得到第一矩陣和第二矩陣；

對所述第一矩陣進行奇異值分解，得到第一奇異值矩陣；

對所述第二矩陣進行奇異值分解，得到第二奇異值矩陣；

基于所述第一奇異值矩陣和所述第二奇異值矩陣計算半波奇異值比。

5.根據權利要求4所述的分類方法，其特征在于，所述半波奇異值比的計算公式為：

其中，W_Λ為半波奇異值比；為第一奇異值矩陣第k行的奇異值；為第二奇異值矩陣第k行的奇異值；L為第一奇異值矩陣或第二奇異值矩陣的總行數。

6.根據權利要求1所述的分類方法，其特征在于，所述能譜熵的計算方法包括：

根據所述GST系數矩陣第j行的元素計算第j行對應的能量；

根據所述第j行對應的能量計算第j行對應的能量分布密度；

根據所述GST系數矩陣每一行對應的能量分布密度計算能譜熵。

7.根據權利要求6所述的分類方法，其特征在于，所述第j行對應的能量的計算公式為：

其中，E_j為第j行對應的能量；G(j,i)為GST系數矩陣第j行第i列的GST系數；m為GST系數矩陣的總列數。

8.根據權利要求7所述的分類方法，其特征在于，所述第j行對應的能量分布密度的計算公式為：

其中，p_j為第j行對應的能量分布密度；n為GST系數矩陣的總行數。

9.根據權利要求8所述的分類方法，其特征在于，所述能譜熵的計算公式為：

W_E＝-∑p_jlog₂(p_j)；

其中，W_E為能譜熵。

10.一種基于暫態量的單相接地故障分類系統，其特征在于，所述分類系統包括：

數據獲取模塊，用于獲取發生單相接地故障的故障線路的暫態信號；所述暫態信號為暫態電壓或暫態電流；

數據變換模塊，用于對所述暫態信號進行Clark變換，提取得到α模分量信號；對所述α模分量信號進行廣義S變換，得到GST系數矩陣；所述GST系數矩陣的第j行第i列的GST系數包括所述α模分量信號在頻率j和時間點i下的幅值和相位信息；

特征提取模塊，用于基于所述GST系數矩陣計算得到故障特征；所述故障特征包括半波衰減均比、半波奇異值比和能譜熵；

類別確定模塊，用于以所述故障特征作為輸入，利用訓練好的貝葉斯分類器確定所述故障線路的單相接地故障類別；所述訓練好的貝葉斯分類器是以離線仿真得到的樣本故障特征為條件屬性，以離線仿真得到的樣本單相接地故障類別為類別屬性訓練得到的；所述單相接地故障類別包括高阻接地和低阻接地。