一种基于信号稀疏分解的配电网单相接地故障区段智能定位方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115902519A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211477539.7G01R31/52(2020.01)(22)申请日2022.11.23(71)申请人国网福建省电力有限公司漳州供电公司地址363000福建省漳州市芗城区胜利东路13号申请人国网福建省电力有限公司(72)发明人欧逸哲术茜林辉琛吴昊林坤杰严艺芬韩悠洋韩伟聪欧阳奕欣郑文玮游林旭(74)专利代理机构福州科扬专利事务所(普通合伙)35001专利代理师李晓芬(51)Int.Cl.G01R31/08(2020.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于信号稀疏分解的配电网单相接地故障区段智能定位方法(57)摘要本发明公开了一种基于信号稀疏分解的配电网单相接地故障区段智能定位方法，利用加权ID3算法迭代比较加权信息增益来选择最佳特征构建加权决策树模型，输入训练数据集进行训练获得训练好的决策树模型，其中，所述训练数据集为对最匹配原子进行标记后的单相接地故障发生时零序电流波形暂态信号数据库，所述最匹配原子获取方式为利用粒子群算法实现原子的匹配追踪；判断配电网系统中是否存在单相接地故障，通过现场录波器记录系统零序电流波形暂态信号并输入训练好的决策树模型，根据决策树模型的输出分类结果判断接地故障发生的区段。本发明能够实现对配电网故障暂态信号的快速稀疏分解，并通过稀疏分解结果准确定位配电网接地故障发生区段。CN115902519ACN115902519A权利要求书1/2页1.一种基于信号稀疏分解的配电网单相接地故障区段智能定位方法，其特征在于，具体步骤如下:步骤S1：获取单相接地故障零序电流暂态特征构建过完备原子库，并通过“波形相同”的等价关系将过完备原子库分割成若干等价子库，其中：所述零序电流暂态特征包括衰减直流信号{Ae‑t}、基频信号{Asin(100πt+θ)}、整次谐波信号{Asin(k*100πt+θ)∣k＝3,5,7,9}以及分数次谐波信号{Asin(k*100πt+θ)∣k＝1.1,1.2,...,8.9}，其中，A表示幅值，t表示衰减时间常数，θ表示相位，k为(1,9)之间的两位有效数字，且不为整数；所述构建的过完备原子库用下式表示：D＝{gγ∣γ＝(A,k,θ)}；其中，D表示过完备原子库，gγ表示原子；所述若干等价子库具体为：其中，表示过完备原子库中按照等价关系分割出来的第i个子库，称为等价子库，等价子库中所包含的不同原子之间波形一致，相位不同；步骤S2：搭建配电网线路仿真模型，在某一馈线设置单相接地故障，采集发生单相接地故障配电网线路的零序电流暂态信号，对零序电流波形暂态信号进行稀疏分解，依据稀疏分解结果对过完备原子库进行特征标记构成训练数据集，其中，特征标记具体为对过完备原子库中的原子进行标注，将稀疏分解结果即最匹配原子标记为“1”，其他原子标记为“0”；步骤S3：利用加权ID3算法迭代比较加权信息增益来选择最佳特征构建加权决策树模型，输入训练数据集对加权决策树模型进行训练，获得训练好的加权决策树模型；步骤S4：依据配电网系统中的监测装置判断是否有单相接地故障发生，若发生单相接地故障，通过现场录波器获取配电网发生单相接地故障时的零序电流暂态信号；将零序电流暂态信号输入训练好的加权决策树模型，通过输出的分类结果判断单相接地故障发生区段。2.根据权利要求1所述的一种基于信号稀疏分解的配电网单相接地故障区段智能定位方法，其特征在于，所述对零序电流波形暂态信号进行稀疏分解即为利用粒子群算法实现原子的匹配追踪，获得的最匹配原子为稀疏分解结果，具体步骤包括：将零序电流波形暂态信号视为寻优目标，对等价子库进行搜寻，寻优参数为表征不同k子库的两个参数A与k，适应度函数即信号残差与“子库原子”的内积的绝对值为|<Rf,gγ′>|，寻优参数组(A,k)时设定K＝0时表示{Ae‑t}；根据寻优所得的参数组(A,k)确定最匹配等价子库，将系统零序电流波形暂态信号视为寻优目标，对最匹配等价子库进行搜寻，寻优参数为表征原子相位的参数θ，适应度函数k即信号残差与“子库原子”的内积的绝对值为|<Rf,gγ′>|；重复上述步骤，以遍历迭代的方式找出最匹配原子，具体公式为：2CN115902519A权利要求书2/2页其中，f表示代分解信号，表示原子，Rnf是n步分解后的逼近误差，当逼近误差小于设定阈值后，认为当前原子为最匹配原子。3.根据权利要求1所述的一种基于信号稀疏分解的配电网单相接地故障区段智能定位方法，其特征在于，所述利用加权ID3算法迭代比较加权信息增益来选择最佳特征构建加权决策树模型具体公式为：其中，T为训练数据集，H(T)为经验熵，||用于表示各数据集或子集的样本数量