[发明专利]一种基于压缩感知的输电线路故障定位方法

权利要求书

1.一种基于压缩感知的输电线路故障定位方法，其特征是，它包括下述步骤：

1)根据实际数据分析处理，构建完成过完备字典：

①选取不同故障类型以及不同故障距离对行波的频域信号进行分析；

②对行波的频域信号进行分段处理，首先提取前6个波峰进行分析，然后通过高斯函数对每一段波峰拟合，得到用于构建字典的原子窗函数为：

其中γ是g_γ的索引，a₁,b₁,c₁,…a₃,b₃,c₃是其中的参数，由于b、c参数变化波动很小，其参数值将通过多组数据分析后取加权平均值；

③分析原子窗函数的参数，最后通过尺度、平移调制构建过完备字典：

D＝{D₁,D₂,...,D_m} (2)

其中D的维数为N×N_a，D₁和D_m的值为：

式中D₁是针对于第1组参数γ₁(a₁,a₂,a₃)的每一列原子的集合，D_m是针对于第m组参数γ_m(a₁,a₂,a₃)的每一列原子的集合，而其中和的值为：

2)提取故障信号数据，利用小波模极大值结合FIR滤波进行预处理：

①提取故障数据，通过相模变换成行波信号，利用Clarke变换得到相应的模分量，其中Clarke变换矩阵为：

②采用小波模极大值的方法，检测突变点，能有效地分析突变信号，然后结合FIR高通滤波器滤除低频干扰成分完成预处理，减小低频干扰成分对辨识自然频率值的影响；

3)提出Fast-DOMP算法对故障行波的频域信号进行分析：

①在正交匹配追踪的基础上，通过引入Dice系数原子匹配准则在字典中找到最优原子，能有效的区分两个相似原子，其中Dice系数为：

②利用快速傅里叶变换预处理得到信号索引γ{a₁,a₂,a₃}的先验信息，以约束过完备字典中m组参数的搜索范围；

③按照索引γ从字典中选出与残差信号最匹配的原子，添加到支撑集Ω当中：

④利用支撑集Ω中现有的原子逼近原信号：

⑤更新残差信号：

其中k＝k+1，重复前两步，直到满足停止迭代条件；

⑥由y＝ΦDu，解出稀疏系数u的逼近值反映行波信号的主自然频率信息；

4)压缩感知估计行波的多次自然频率值，进行精确故障定位：

①在压缩感知理论的基础上，利用新的字典和算法估计行波的多次自然频率值；

②利用故障行波的多次自然频率值结合下式定位故障位置：

其中L为故障距离，θ_mk为母线E_m端的行波反射角，v_m1为相应频率下的行波模波速，f_k为m端行波k次主自然频率值，σ为剩余量；

③针对不同故障情况进行普适性分析。