一种低压直流电弧故障检测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115792523A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202111064660.2(74)专利代理机构北京中创云知识产权代理事(22)申请日2021.09.09务所(普通合伙)11837专利代理师刘佳音(71)申请人国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司(51)Int.Cl.地址071699河北省保定市安新县安新镇G01R31/12(2020.01)北环路G06F18/2135(2023.01)申请人许继电气股份有限公司G06F18/2411(2019.01)河北雄安许继电科综合能源技术有G06N20/10(2023.01)限公司许继集团有限公司国家电网有限公司(72)发明人侯磊马涛贾永会田二胜任怀溥徐晓光张禹森沈传志付龙郭帅超庞凝边伟刘明旗雷思杰闫凯权利要求书3页说明书11页附图5页(54)发明名称一种低压直流电弧故障检测方法(57)摘要本发明公开了一种低压直流电弧故障检测方法，包括如下步骤：获取低压直流回路的电流信号；构建基于LMD‑PCA和样本熵的故障电弧特征参数提取模型，提取电流信号特征向量；通过所述电流信号特征向量对LSSVM支持向量机进行训练，并通过WOA鲸鱼优化算法对LSSVM进行参数寻优，构建WOA‑LSSVM电弧故障识别模型；基于所述WOA‑LSSVM电弧故障识别模型，对所述低压直流回路进行电弧故障检测。实现了低压直流电弧故障诊断，解决了针对电流参量这一小样本数据没有合适故障特征提取及识别诊断方法的问题，能够实时监测用电线路的运行状态，能够在线路发生直流电弧故障后及时检测发现故障并消除。CN115792523ACN115792523A权利要求书1/3页1.一种低压直流电弧故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取低压直流回路的电流信号；构建基于LMD‑PCA和样本熵的故障电弧特征参数提取模型，提取电流信号特征向量；通过所述电流信号特征向量对LSSVM支持向量机进行训练，并通过WOA鲸鱼优化算法对LSSVM进行参数寻优，构建WOA‑LSSVM电弧故障识别模型；基于所述WOA‑LSSVM电弧故障识别模型，对所述低压直流回路进行电弧故障检测。2.根据权利要求1所述的低压直流电弧故障检测方法，其特征在于，所述获取低压直流回路的电流信号，包括：通过霍尔传感器和示波器采集所述低压直流回路的所述电流信号。3.根据权利要求1所述的低压直流电弧故障检测方法，其特征在于，所述构建基于LMD‑PCA和样本熵的故障电弧特征参数提取模型提取电流信号特征向量，包括：对所述电流信号进行LMD局部均值分解；采用主成分分析方法，提取主PF分量；计算样本熵作为所述特征向量。4.根据权利要求3所述的低压直流电弧故障检测方法，其特征在于，所述对所述电流信号进行LMD局部均值分解，包括：构造局部均值函数，计算出x(t)全部局部极值点ni(i＝1，2，…)，并求出相邻局部极值点的平均值：mi＝(ni+ni+1)/2，再用求得的mi用直线连起来，然后用滑动平均法将其进行平滑处理，从而得到局部均值函数m11(t)；构造包络估计值函数，计算相邻两个极值点的包络估计值：ai＝(ni‑ni+1)/2，并将求得的所有ai用直线连接起来，再利用滑动平均法对其进行平滑处理，便能得到包络估计函数a11(t)；将局部均值函数m11(t)从原始信号x(t)中去除，得到信号h11(t)：h11(t)＝x(t)‑m11(t)，基于包络估计函数a11(t)对h11(t)进行解调，得到调频信号：s11(t)＝h11(t)/a11(t)，对解调得到的s11(t)进行判定，取s11(t)的包络估计函数a12(t)，若a12(t)＝1，则得到的s11(t)为纯调频信号；若a12(t)≠1重复上述步骤进行n次迭代直到s1n(t)为纯调频信号，因此有：迭代终止的条件是：2CN115792523A权利要求书2/3页对上述迭代算法中产生的包络估计函数相乘，得到包络信号a1(t)：用瞬时幅值a11(t)乘以纯调频信号s1n(t)，便得到第一个PF分量：PF1(t)＝a1(t)s1n(t)，从原始信号x(t)中去除首个PF分量PF1(t)，得到余下信号u1(t)，把u1(t)视为原始信号重复上述步骤，直到uk(t)单调为止，即：经过上述步骤，原始信号x(t)由k个PF分量及残余量uk(t)重构而成，即：5.根据权利要求3所述的低压直流电弧故障检测方法，其特征在于，所述采用主成分分析方法提取主PF分量，包括：TT设P维随机向量X＝[x1，x2，x3，…，xn]共有n个样本，则其转置矩阵X＝[x1，x2，x3，…，xn]；对XT的每一行进行零均化处理，并求出X的协方差矩阵：式中，为样本空间的均值；Cx为协方差矩阵；通过特