[發明專利]基于改進的VMD和Teager能量算子故障定位方法

在審

• 申請號: 202310402665.4
• 申請日: 2023-04-14
• 公開（公告）號: CN116559579A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 史可鑒;代子闊;朱義東;張新宇;田野;胡大偉;陳強;杜威;王智博;李海峰;顧泰宇;呼笑笑;劉桁宇;王珊珊;張哲
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;國網遼寧省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G06F18/213
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產權代理有限公司 21100
• 代理人: 何學軍;李叢

本發明屬于配電網定位技術領域，尤其涉及一種基于改進的VMD和Teager能量算子故障定位方法，具體是基于改進的VMD和Teager能量算子的配網故障定位方法。包括步驟1.利用VMD算法對故障行波進行分解；步驟2.改進VMD算法，利用SSA算法對VMD的兩個關鍵參數進行優化，以最小包絡熵為適應度值；步驟3.基于改進VMD算法和Teager能量算子相結合進行故障定位。本發明在保證包含原始行波所有特征的同時消除噪聲影響，增強波頭位置識別精度，有效分解離散信號和非線性信號，避免噪聲干擾，VMD分解效果最佳，計算量少，可實現在線檢測，工作效率高，適用于高阻接地故障時行波波頭特征不明顯的特殊故障定位。

技術領域

本發明屬于配電網定位技術領域，尤其涉及一種基于改進的VMD和Teager能量算子故障定位方法，更具體的是一種基于改進的VMD和Teager能量算子的配網故障定位方法。

背景技術

配網線路是電力系統中發生故障最為頻繁的部分，由于該部分直接面對廣大的用電用戶，一旦發生故障將會嚴重影響人民日常生產和生活。因此在故障發生時，能快速對故障點進行定位和維護，對于電力系統的穩定和社會的快速發展具有重要意義。

目前主要應用于配電網的定位方法為雙端定位法，該方法主要根據故障發生的行波波頭傳輸到兩端的時間差和線路的長度對故障點進行定位，當線路發生高阻接地等特殊故障時，會導致行波的能量相對較小，使得波頭的變化不是很明顯難以準確標定波頭位置，導致故障定位誤差較大。

目前應用較為廣泛的方法有小波變換法(awvelet?transform，WT)和希爾伯特黃變換(Hilbert?Huang?transform，HHT)等方法檢測行波波頭，但這些方法對于微小變化的行波波頭難以識別，面臨定位誤差大，定位結果不穩定等情況。小波變換算法的小波基函數和分解尺度對于該算法的變換效果有很大影響，導致該算法的適應性差，對于實際的工程應用價值較低。HHT變換主要先通過經驗模態分解(empirical?mode?decomposition，EMD)將行波行波信號進行分解，再對分解得到的IMF1分量進行Hilbert變換，該方法可以有效分解離散信號和非平穩信號，且能夠實現自適應分解，根據信號的特征自主決定分解的IMF分量的個數，但其中EMD分解會有模態混疊現象，導致定位波頭的位置存在一定難度，同時Hilbert變換的計算量較大，不適合在線檢測技術，無法快速對故障點進行定位計算。

VMD算法近年來被廣泛應用于輸電線路行波信號的分析，但是在配電網中很少應用，該算法具有較強的適應性和檢測精度。但不能夠自適應的決定模態分量的個數，需要在分解前設置合適的分解參數，該參數對于分解精度的影響較大，所以急需對該方法進行進一步的更新和改進。

綜上，現有技術存在以下問題：

對行波信號進行經驗模態分解時會產生模態混疊現象，導致波頭難以確定影響故障定位的精度。

對傳統HHT變換僅僅通過對IMF1分量進行Hilbert變換進行波頭識別，該方法存在局限性，使得定位結果不可靠，且計算量大不能實現在線定位的問題。

對配網線路發生高阻接地等特殊情況時行波能量較小，導致行波波頭特征不明顯的問題。

因此，由于配電網結構復雜，線路類型繁多，導致故障行波形態不穩定，含有大量的噪聲干擾，使得現有傳統的定位方法難以準確定位波頭位置。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足之處，本發明提供了一種基于改進的VMD和Teager能量算子的配網故障定位方法。其目的是為了實現能夠自適應確定分解參數，從而更好地應用到實際工程中，準確定位波頭位置的發明目的。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

基于改進的VMD和Teager能量算子的配網故障定位方法，包括以下步驟：

步驟1.利用VMD算法對故障行波進行分解；