利索能及
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专利号: 202511240311X
申请人: 华东交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种柔性直流输电系统故障检测方法,其特征在于,包括:

步骤S1,通过电流传感器对直流线路进行实时采样,获取原始电流信号,将采集到的原始电流信号输入到窗口;

步骤S2,为变分模态分解的参数设定搜索范围,从而得到原始设定参数,所述参数包括模态数 和惩罚因子 ;

步骤S3,采用原始设定参数对原始电流信号应用变分模态分解,从而将原始电流信号分解为 个不同中心频率的模态函数;

步骤S4,将 个不同中心频率的模态函数相加获得重构信号,基于核密度估计计算原始电流信号和重构信号的相对熵,遍历搜索范围内的每一对 值,选择最小相对熵对应的 值作为最优参数;

步骤S5,采用最优参数对原始电流信号进行最终的变分模态分解,得到 个有序排列的最终模态函数,选取其中的第二个最终模态函数,对第二个最终模态函数进行希尔伯特‑黄变换,获取第二个最终模态函数的希尔伯特频谱;

步骤S6,对第二个最终模态函数的希尔伯特频谱进行同步压缩变换处理,移除由噪声或谐波或调制边带引起的模糊能量,从而获得希尔伯特频谱的瞬时能量密度,将瞬时能量密度的幅值与稳态阈值进行比较,从而实现故障检测。

2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统故障检测方法,其特征在于,步骤S3具体包括:步骤S3.1,基于原始电流信号得到长度为 的一维离散时域信号序列,采用原始设定参数对长度为 的一维离散时域信号序列进行变分模态分解,并引入模态带宽权重因子,得到约束变分问题;

步骤S3.2,通过引入拉格朗日惩罚算子获取扩展的拉格朗日表达式,基于扩展的拉格朗日表达式将约束变分问题转换为非约束性变分问题;

步骤S3.3,对非约束性变分问题执行循环迭代计算,得到最优解,基于最优解更新模态函数,从而输出 个不同中心频率的模态函数。

3.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统故障检测方法,其特征在于,步骤S3.1中,约束变分问题的表达式 为:其中, 表示取最小值, 是待分解出的第 个模态函数, 是第 个模态函数的中心频率, 表示模态带宽权重因子, 表示时间 的偏导数,表示狄拉克函数,表示虚数单位, 表示卷积操作, 表示L2范数的平方。

4.根据权利要求3所述的柔性直流输电系统故障检测方法,其特征在于,步骤S3.2中,扩展的拉格朗日表达式为:其中,是扩展的拉格朗日表达式,是拉格朗日惩罚算子, 是原始电流信号, 表示内积。

5.根据权利要求4所述的柔性直流输电系统故障检测方法,其特征在于,步骤S3.3中,在更新模态函数时,引入松弛因子通过外推法预测拉格朗日惩罚算子的变化趋势,从而对拉格朗日惩罚算子进行加速更新,表达式为:其中, 是更新后的拉格朗日惩罚算子, 是更新前的拉格朗日惩罚算子,是松弛因子,表示噪声容限参数, 是原始电流信号的傅里叶变换, 表示更新后的第 个模态函数的傅里叶变换。

6.根据权利要求5所述的柔性直流输电系统故障检测方法,其特征在于,步骤S4中,相对熵的计算公式为:其中, 为原始电流信号和重构信号的相对熵,表示原始电流信号的核密度估计,表示重构信号的核密度估计, 表示用 的分布看待 的差异, 表示用的分布看待 的差异。

7.根据权利要求6所述的柔性直流输电系统故障检测方法,其特征在于,步骤S6具体包括:步骤S6.1,对第二个最终模态函数的希尔伯特频谱进行同步压缩变换,利用狄拉克函数作为选择器,将希尔伯特频谱压缩成时频能量脊线,得到一次重建频谱;

步骤S6.2,在一次重建频谱中移除由噪声或谐波或调制边带引起的模糊能量,得到二次重建频谱;

步骤S6.3,根据二次重建频谱计算瞬时能量密度,将瞬时能量密度的幅值与稳态阈值进行比较,若瞬时能量密度的幅值超过稳态阈值,则判定为故障工况。

8.根据权利要求7所述的柔性直流输电系统故障检测方法,其特征在于,步骤S6.1满足下式:其中, 为一次重建频谱, 为归一化常数, 为第二个最终模态函数的希尔伯特频谱, 为预设中心频率范围, 为压缩后的瞬时角频率 的微分, 为瞬时振幅,为瞬时角频率, 表示时间 的微分。

9.根据权利要求8所述的柔性直流输电系统故障检测方法,其特征在于,步骤S6.2满足下式:其中, 为二次重建频谱, 为瞬时频率函数,表示积分带宽。