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专利号: 201711349630X
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.智能在线式配电网接地故障定位方法,其特征在于该配电网接地故障定位方法包括以下步骤:S1)同步采样:所述同步采样为基于GPS的同步采样,即所有装置的采样脉冲均是经过GPS的1pps同步的,保证所有装置的采样和录波数据的同步性;

S2)基于DFT递推算法的启动:采用DFT递推算法计算采集的电压和电流信号,判断通过递推计算得出的Xm(k)在一段区间内是否发生变化,若比设置的幅值明显增加10%,则出现疑似故障信号,开始启动故障录波;

S3)基于时频模的瞬时信号的准确提取:对记录下来的数据采用S变换将时域信号变换为含有时频特征的模信号,利用故障时的暂态信号减去稳态量准确提取故障信号;

S4)基于概率神经网络的故障分类:基于统计学中的概率密度函数的非参数估计方法,用故障样本集训练PNN网络分类模型,准确高效的分类出待识别样本的类别;

S5)基于行波传输理论的故障区段定位:对截取故障线路采集到的故障后半个工频周期的信号,通过用S变换分析两个时间序列的相位移动,推断出波形运动的相位变化,提取故障点的特征频率f,利用公式计算对应的故障距离为S。

2.根据权利要求1所述的智能在线式配电网接地故障定位方法,其特征在于:所述步骤S1)中,同步采样方法为基于GPS的同步采样,具体包括:(A1)用GPS接收器发出的1HZ频率的方波同步脉冲信号PPS作为ADC时钟同步信号,保证ADC时钟前沿与GPS同步;

(A2)在同步的时间基准上的同一时间产生采样脉冲信号,确保各装置采样的同步性;

(A3)装置接收GPS的1pps信号和时间标签,校准装置内部时钟。

3.根据权利要求1所述的智能在线式配电网接地故障定位方法,其特征在于:所属步骤S2)中,故障录波包含故障暂态过程,为了真实记录和还原暂态过程,选取故障前1/4个周波和故障后5/4个周波进行录波。

4.根据权利要求3所述的智能在线式配电网接地故障定位方法,其特征在于:所述步骤S2)中,基于DFT递推算法的启动方法的具体步骤为:(B1)x(n)的N点离散傅里叶变换,公式如下:

式中,x(n)是长度为N的序列,

(B2)DFT递推算法,公式如下:

式中,Xm-1(k)是0~N-1点的DFT,Xm(k)是1~N点的DFT;

(B3)采用公式(2)判断通过递推计算得出的Xm(k)在一段区间内是否发生变化,若高于设置门槛值10%,则出现疑似故障信号,开始启动故障录波。

5.根据权利要求1所述的智能在线式配电网接地故障定位方法,其特征在于:所述步骤S3)中,瞬时信号的准确提取的具体步骤为:(C1)对前面记录下来的数据进行S变换,公式如下:

式中x(t)是可能含有故障的电压/电流信号, 是高斯窗口,τ为控制高斯窗口在时间t轴位置的参数,f为频率,j为虚数;

(C2)调整可变窗口参数τ,f得到不同模行波系列,选取模极大行波匹配故障点;

式中T为最大测量时间,k为谐波;

(C3)采集到的信号进行S变换求取时频模矩阵,时频模矩阵反映故障时时间—频率—模的集中突变的情况;故障信号用故障时的暂态信号减去稳态量,公式如下:

6.根据权利要求1所述的智能在线式配电网接地故障定位方法,其特征在于:所述步骤S4)中,基于概率神经网络的故障分类方法的具体步骤为:(D1)采用配电网模型,在模型中进行故障预设,拟对故障线路、接地相角、接地电阻、故障距离进行设定,建立一系列的故障样本,分别统计并得到配电网中正常情况、A路发生接地故障、B路发生接地故障以及C路发生接地故障的样本集;

(D2)将样本集按7:3的比例划分为训练集T和测试集Q,用于训练出较高准确率的故障分类模型;

(D3)PNN神经网络模型选择具有最大后验概率的故障类型由输出层输出,完成故障选线;

(D4)当在测试集验证结果有效时,将配电网实际运行过程中实时采集的样本输入模型,预测各线路发生接地故障的概率。

7.根据权利要求1所述的智能在线式配电网接地故障定位方法,其特征在于:所述步骤S5)中,基于行波传输理论的故障区段定位方法的具体步骤为:(E1)选取凯伦布尔变换矩阵进行相模转换,行波传播系数如下:式中,l表示导线长度,α表示行波沿线的衰减常数,β表示行波沿线的相位常数;

(E2)相位常数公式如下:

式中,Rm(w)、Lm(w)、Gm(w)、Cm(w)分别表示模量上单位长度线路在某一频率下的电阻、电感、电导和电容;

(E3)单端故障行波测距基本公式如下:

式中,v0为零模波速度,表示为v0=ω/β0;v1为线模波速度,表示为v1=ω/β1;

ΔT=t0-t1,t0为零模波头到达测量点的时刻,t1为线模波头到达测量点的时刻。