[发明专利]基于VMD和SDEO的低采样率行波故障定位方法

说明书

一种基于VMD和SDEO的低采样率行波故障定位方法，本发明将变分模态分解和对称差分能量算子相结合，利用分解的模态稳定性强的优点和能量算子优异的跟踪信号奇异性的特点，使该算法在较低采样率下也能精确地检测出波头的瞬时能量突变时刻，从而定位故障的发生点。本发明充分利用了初始行波波头的到达时刻和线路长度来消除波速对故障测距的影响，提高了定位精度，而且能够节约设备成本，适合于工程实际中的应用。

技术领域

本发明涉及一种配电线路行波故障测距方法，尤其是一种利用变分模态分解(VMD)和对称差分能量算子(SDEO)的配电线路行波故障测距方法。

背景技术

配电线路故障测距技术对于配电网的安全稳定运行至关重要，是配网自动化领域的一个研究重点。从目前常用的故障定位原理来分，主要包括阻抗法、故障分析法和行波法，在众多的故障测距方法中，行波法适用范围广，定位迅速、精确且不受线路参数、CT饱和、系统运行方式、过渡电阻和故障类型等因素影响，受到国内外专家学者的广泛关注。但是配电网的行波法目前也还存在一些问题需要继续研究和解决，主要是波速的确定、噪声的干扰和故障初始行波浪涌到达时刻的标定等，以上问题的解决很大程度上取决于信号处理技术的发展。

传统的基于小波变换的行波波头检测方法的准确性主要依靠小波基的选取，甚至要根据需求创造新的小波基。

本文引入变分模态分解(VMD)和对称差分能量算子(SDEO)。变分模态分解是最近提出的一种非递归的信号分解算法。对于一个任意输入的行波信号，运用变分模态分解法的目的是把这个行波信号分解为若干个子信号。这些子信号不仅能保证行波信号的稀疏性，而且能够重建行波信号波形，在较低频率下保护好信号局部特征，找到波头。

非线性能量算子计算量小，能够迅速跟踪信号的瞬时能量，适用于信号的实时检测处理。但传统的能量算子解调信号时，不能避免信号突变点附近瞬时能量波动较大，对突变点的检测造成干扰，解调效果不太理想。为此本方法引入对称差分能量算子来解调变分模态分解后的行波信号。本文方法的测量精度较小波变换故障定位方法有所提升，而且能够节约设备成本，适合于工程实际中的应用。

发明内容

本发明主要是解决现有方法所存在的技术问题，提供一种利用低采样频率下变分模态分解模态稳定性强的优点和对称差分能量算子优异的跟踪信号奇异性的特点，来确定故障初始行波的到达时刻，从而定位故障发生点的输电线路行波故障测距方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于VMD和SDEO的低采样率行波故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对配电线路的单端电流信号进行采样，将检测到的原始故障行波电流信号进行相-模转换；

步骤2，利用变分模态分解算法分解相-模转换转换后的信号；

步骤3，利用对称差分能量算子来提取暂态行波波头到达时刻信息；

步骤4，故障定位公式计算以获得故障点位置。

在上述的一种基于VMD和SDEO的低采样率行波故障定位方法，所述的步骤1中，具体的操作步骤如下：

通过新的矩阵变换将互相存在耦合作用影响的a，b，c三相电压相量转换成相互独立的0，α，β模量来进行故障测距计算，新的矩阵变换可以反映所有故障类型。变换矩阵为：

在上述的一种基于VMD和SDEO的低采样率行波故障定位方法，所述的步骤2的具体操作方法是：